宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的(de)，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质(zhì)和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的其他的(de)理论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些气(qì)体所在的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么(me)来验证它的质量区(qū)域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是(shì)当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)黄鳝多了怎么保鲜存放 黄鳝冰箱半年可以吃吗之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图(tú)像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更(gèng)新的动(dòng)力(lì)！

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