宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我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(shàng)，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(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(yě)是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)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(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于找到(dào)了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的(de)大(dà)前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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