宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些(x1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱iē)天体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星(xīng)运1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的(de)人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们(men)观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的(de)结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的(de)速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间的(de)相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们(men)对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的运(yùn)动(dòng)特(tè)征和第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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