宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻马云看未来商铺的前景(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相马云看未来商铺的前景对于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们(men)对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系(xì)位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一(yī)项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域(马云看未来商铺的前景yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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