宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系(xì)统的(de)尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)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(fǎ)就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度(dù)的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)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(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu本来无一物何处惹尘埃什么意思爱情，本来无一物,何处惹尘埃什么意思类似的诗句)暗(àn)物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗本来无一物何处惹尘埃什么意思爱情，本来无一物,何处惹尘埃什么意思类似的诗句物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的(de)目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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