宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天卯怎么读，卯足劲是什么意思解释体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就(jiù)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(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已经被附近(jìn卯怎么读，卯足劲是什么意思解释)的另一个大(dà)星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味卯怎么读，卯足劲是什么意思解释着我(wǒ)们需要(yào)对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通(tōng)过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了(le)各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度(dù)会减小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需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恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(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(kě)以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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