宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们(men)的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物(wù)质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)甘为人梯的意思是什么意思，甘为人梯出处星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么(me)问题(tí)，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二(èr)值图像(xiàng)进行连(liá甘为人梯的意思是什么意思，甘为人梯出处n)通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以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的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次(c甘为人梯的意思是什么意思，甘为人梯出处ì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化(huà)的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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