宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出(chū)来之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉古代诗人称号大全全部，古代诗人称号大全诗圣诗仙等鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心(xī古代诗人称号大全全部，古代诗人称号大全诗圣诗仙等n)加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)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，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并在两边(biān)形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)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。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同的目标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(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数(shù)量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力(lì)！

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