宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)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。但是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

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。但是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的(de)概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们(men)大部分的普通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guā王宝强学历，王宝强不是84年的吗ng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿王宝强学历，王宝强不是84年的吗过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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