宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的(de)长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多鹅颈藤壶是什么东西，鹅颈藤壶多少钱一斤人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(p鹅颈藤壶是什么东西，鹅颈藤壶多少钱一斤èng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于鹅颈藤壶是什么东西，鹅颈藤壶多少钱一斤(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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