宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这(zhè)样(yàngshe always后面加动词原形吗，always后面加动词什么形态)部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)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。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的星系，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(bù)多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之(zhī)间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测(cè)器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着暗she always后面加动词原形吗，always后面加动词什么形态物质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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