宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们(men)在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离(lí)的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的(de)详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互作(zuò)用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都(孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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