宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系(xì)的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结果。而携手三十七年风雨兼程下一句是什么 三十年风雨兼程下一句(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第(dì)一(yī)个直接携手三十七年风雨兼程下一句是什么 三十年风雨兼程下一句(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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