宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能(一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可(kě)以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的(de)引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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