宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéngsrds是什么意思，srds是什么意思啊)的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望(wàng)远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的(de)时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对srds是什么意思，srds是什么意思啊(duì)较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也(yě)符(fú)合这个(gè)周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力(lì)的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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