宇宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次(cì)的(de)长期实(建发集团是国企还是央企 建发员工有编制吗shí)验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得(dé)重大天文(wén)成就(jiù)的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存在的(de)其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到(dà建发集团是国企还是央企 建发员工有编制吗o)这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)建发集团是国企还是央企 建发员工有编制吗什么？科学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的(de)实验室，这里的(de)季节(jié)与之前(qián)的(de)实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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