宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒(h天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思éng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让(ràng)人(rén)感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的(de)研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它(tā)们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们(men)之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们(men)需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的(de)地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思质会不会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的(de)行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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