宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了(le)超过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科天之蓝52度多少钱一瓶学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一(yī)个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对(duì)引(天之蓝52度多少钱一瓶yǐn)力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类(lèi)型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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