宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确(què)定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物质的(de)力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上(shàng)，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(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(香港区号是多少tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的(de)二(èr)值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这个数字香港区号是多少与解(jiě)释星(xīng)系当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动(dòng)力！

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