宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量(liàng)一(yī)般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们(men)的(de)旋(xuán)转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分位卑未敢忘忧国,什么意思，位卑未敢忘忧国下一句怎么念 style='color: #ff0000; line-height: 24px;'>位卑未敢忘忧国,什么意思，位卑未敢忘忧国下一句怎么念(fēn)的普(pǔ)通质(zh位卑未敢忘忧国,什么意思，位卑未敢忘忧国下一句怎么念ì)量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的(de)时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景上(shàng)留下了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和第(dì)一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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