宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)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(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(z揆诸当下的意思是什么，揆诸当下读音hōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们揆诸当下的意思是什么，揆诸当下读音束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用揆诸当下的意思是什么，揆诸当下读音一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人(rén)认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使(shǐ)身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)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(dào)了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中(zhōng)，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力(lì)的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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