宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，张继是什么朝代的诗人怎么读，张继是什么朝代的诗人啊推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系(xì)所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

张继是什么朝代的诗人怎么读，张继是什么朝代的诗人啊于是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)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(gài)念，指的是(shì)在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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