宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银(yín)河系(xì)的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们(men)使用最先命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，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(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物(wù)质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的(de)方向(xiàng)命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么是一致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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