宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过(guò)50次(cì)的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万sand可数吗还是不可数，thousand可数吗有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为(wsand可数吗还是不可数，thousand可数吗èi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒sand可数吗还是不可数，thousand可数吗子(zi)，它(tā)们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理(lǐ)论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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