宇宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了寻奶啤是什么做的，奶啤是什么做的酒找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我们无(wú)法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却(què)让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银(yín)河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存(cún)在的其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐ奶啤是什么做的，奶啤是什么做的酒ng)上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰奶啤是什么做的，奶啤是什么做的酒值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产生相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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