宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异冰箱保鲜的灯怎么不亮了呢 冰箱灯不亮影响使用吗常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng冰箱保鲜的灯怎么不亮了呢 冰箱灯不亮影响使用吗)就会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个(gè)区(qū)域(yù)，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数(shù)十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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