宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢模棱两可是什么意思 模棱两可的人心机重吗元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳(yáng)系的模棱两可是什么意思 模棱两可的人心机重吗运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系(xì模棱两可是什么意思 模棱两可的人心机重吗)当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除(chú)了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和(hé)我们(men)地(dì)球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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