宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān身份证号码倒数第二位是奇数是男性还是女性，身份证号码倒数第二位是奇数的是男性还是女性)文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者(zhě)是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在(zài)的(de)中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么(me)？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布(bù)宇身份证号码倒数第二位是奇数是男性还是女性，身份证号码倒数第二位是奇数的是男性还是女性(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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