宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学(xué)无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(gu阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢ǒ)一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测(cè)的结果却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会(huì)出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢)多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认(rèn)阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢为这可(kě)能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的(de)数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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