宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力(lì)在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两泽连斯基身高是多少 泽连斯基有政治头脑吗种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

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

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个小时(s泽连斯基身高是多少 泽连斯基有政治头脑吗hí)的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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