宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且(qiě)发现了(le)海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)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)，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的(de)望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，陈万年教子文言文翻译注释和启示，文言文《陈万年教子》翻译子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在陈万年教子文言文翻译注释和启示，文言文《陈万年教子》翻译中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它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(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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