宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的(de)方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)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(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没有任何(hé)去巴基斯坦办签证多少钱，去巴基斯坦需要签证吗实质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人(rén)们(men)发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的(de)时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的(de)方向正好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号的(de)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(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到(dào)相(xiā去巴基斯坦办签证多少钱，去巴基斯坦需要签证吗ng)同的信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

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