宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到(dào)星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)发现，几(jcpb属于哪个档次的，cpb属于什么档次的ǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简单(dān)的(de)理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点cpb属于哪个档次的，cpb属于什么档次的赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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