宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根(gēn)据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系(xì)质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，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(chú)了(le)一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种艺高人胆大什么意思打一生肖，艺高人胆大什么意思 说明人有较强动机年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个(gè)实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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