宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的(de)星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

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除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的(de)区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多(duō)不(bù)同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年(n24V电瓶多少瓦 24v电瓶怎么充电ián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了24V电瓶多少瓦 24v电瓶怎么充电60度的倾(qīng)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(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动力！

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