宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)国家常务委员7人，国家常务委员7人简历在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人(rén)类发(fā)现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行(国家常务委员7人，国家常务委员7人简历xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外(wài)半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也(yě)可(kě)能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可(kě)能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么(国家常务委员7人，国家常务委员7人简历me)遍布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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