宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看(kàn)不(bù)到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入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(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放(yín)河(hé)系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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