宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的(de)详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行(xí子不学,非所宜什么意思，子不学,非所宜这句话是什么意思ng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之间的(de)相互作(zuò)用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认为这可(kě)能是人(rén)类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NA子不学,非所宜什么意思，子不学,非所宜这句话是什么意思SA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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