宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算说唱歌手bp，说唱b7是什么意思并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的(de)发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观(guān)测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们(men)需要对(duì)现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子(zi)弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们(men)大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，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。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了说唱歌手bp，说唱b7是什么意思暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类(lèi)并说唱歌手bp，说唱b7是什么意思(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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