宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是(shì)却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的(de)异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获得其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了(le)这样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说(shuō)，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现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(yǒu)关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的理论(lù于令仪不责盗文言文翻译注释，于令仪不责盗古文翻译n)证据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，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(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中(zhōng)红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离(lí)后(hòu)的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的地(dì)学实(shí)验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们(men)所观测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫于令仪不责盗文言文翻译注释，于令仪不责盗古文翻译做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种(zhǒng)于令仪不责盗文言文翻译注释，于令仪不责盗古文翻译神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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