宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式(s标致307如何更换玻璃水喷头 标致是合资还是国产hì)是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急(jí)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(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间(jiān)的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏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(sān)层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系(xì)进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布(b标致307如何更换玻璃水喷头 标致是合资还是国产ù)宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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