宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà微信拍一拍怎么关闭，微信拍一拍怎么关闭太气人)部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发(fā)现微信拍一拍怎么关闭，微信拍一拍怎么关闭太气人，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以这样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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