宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实验，但是(shì)却(què蝇营狗苟是什么意思 蝇营狗苟下一句)没有(yǒu)发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，蝇营狗苟是什么意思 蝇营狗苟下一句星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力！

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