宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团的(de2000克是多少斤 2000克等于多少公斤)尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量2000克是多少斤 2000克等于多少公斤。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的(de)原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，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(jīng)过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可(kě2000克是多少斤 2000克等于多少公斤)以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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