宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结本番什么意思 日语里本番什么意思果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的(de)存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来本番什么意思 日语里本番什么意思解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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