宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

珠海一共几个区最繁华的是哪个街区，珠海几个区？哪个区好？于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证(zhèng)它(tā)的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着珠海一共几个区最繁华的是哪个街区，珠海几个区？哪个区好？。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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