宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文(wén)学(xué)家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和(hé)测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的(de)人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是人类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团发(fā)生(shēng)全二晋前后延什么意思晋怎么读，二晋前后延是哪个朝代部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)二晋前后延什么意思晋怎么读，二晋前后延是哪个朝代楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(y二晋前后延什么意思晋怎么读，二晋前后延是哪个朝代uè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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