宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在(zài)恒星(xīng)系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方(fāng)法就(j三衢道中古诗曾几的几,怎么读，曾几的三衢道中的意思iù)是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的(de)信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关(guān)键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进(jìn)一三衢道中古诗曾几的几,怎么读，曾几的三衢道中的意思步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新的(de)动(dòng)力(lì)！

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