宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式(shì)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(de)过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)女生拉黑就是极度讨厌吗，拉黑多久不联系就是彻底结束有人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们(men)不参(cān)与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的“暗物(w女生拉黑就是极度讨厌吗，拉黑多久不联系就是彻底结束ù)质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可(kě)能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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