宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(蝴蝶会采蜜吗tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符蝴蝶会采蜜吗合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的(de)理论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过(guò)什么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越蝴蝶会采蜜吗在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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