宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异(yì)常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(z韵达快递人工客服电话是多少号 韵达可以寄活体宠物吗hì)量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的(de)二值图(tú)像进行连通(tōng)域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过(guò)50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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