宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们(men)就会(huì)知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测量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(jié)果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思星系和星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大(dà)约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的动力(lì)！

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