宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实大冤种什么意思，大冤种是骂人吗验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的(de)运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号(hào)。当(dā大冤种什么意思，大冤种是骂人吗ng)然(rán)也(yě)可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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