宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测(cè)量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出(chū)来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分(电影中杀青一词是指什么意思，杀青一词是指什么意思啊fēn)崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将电影中杀青一词是指什么意思，杀青一词是指什么意思啊位于所有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对(duì)前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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