宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，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(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度(dù)。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们(men)使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)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(lǐ)论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。这种(zhǒ华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思ng)粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测(cè)到了(le)某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，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(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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