宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的(de)尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多，按119出警收费吗 119出警收费标准是多少照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开始相信暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可(kě)能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不(bù)同的方式(shì)。对(duì)于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn119出警收费吗 119出警收费标准是多少)星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的(de)观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最大的(de)地(dì)学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系119出警收费吗 119出警收费标准是多少正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南(nán)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(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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