宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得路由器有使用年限吗诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质路由器有使用年限吗量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系(xì)和(hé)星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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