宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的(de)各个星系相对(duì)于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，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(xì)的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测(cè)的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们抓蚯蚓真的能赚钱吗通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致(zhì)的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管(gu抓蚯蚓真的能赚钱吗ǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还(hái)无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗(àn)物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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