宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了(le)一(yī)个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域(yù)到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进(jì当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思n)行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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