宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)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(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在(zài)其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的结(jié)果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)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)暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简(来分期倒闭了吗 来分期被国家处理了吗jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣(qù)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(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚来分期倒闭了吗 来分期被国家处理了吗(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实(shí)验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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