宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通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(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大重庆小面调料哪个牌子正宗一些呢 重庆小面是碱水面吗天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系(xì)团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对引力(lì)的理解还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在(zài)星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质(zhì)量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我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(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三(sān)层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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