宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是(shì)星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们云南有哪几个市 云南是几线城市的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外(wài)，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)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(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么(me)来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)云南有哪几个市 云南是几线城市任何实质性的(de)发(fā)现，除了(le)一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，云南有哪几个市 云南是几线城市造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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