宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的(de)发现都是应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)翡翠手镯用紫光照为什么会有荧光，翡翠镯子太阳光下有紫色荧光系团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

翡翠手镯用紫光照为什么会有荧光，翡翠镯子太阳光下有紫色荧光>

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全(quán)一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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