宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当abo文是什么意思 abo文是谁发明的中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会abo文是什么意思 abo文是谁发明的出(chū)现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìnabo文是什么意思 abo文是谁发明的g)对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的(de)温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器(qì)，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(zhè)里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)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(fāng)向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实(shí)验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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