宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)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)据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度(ny是什么牌子中文名 ny是奢侈品牌吗dù)上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是不(bù)同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性(xìng)的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了(le)。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的(de)用途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类(lèi)并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(ny是什么牌子中文名 ny是奢侈品牌吗dé)暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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