宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星蓝桉什么意思 蓝桉的寓意是什么意思系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún蓝桉什么意思 蓝桉的寓意是什么意思)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，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(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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