宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的天门中断楚江开的楚江指的是什么意思，天门中断楚江开的楚江指的是什么风景名胜物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

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

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的(de)恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)需要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测(cè)的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释(shì)方(fāng)法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随天门中断楚江开的楚江指的是什么意思，天门中断楚江开的楚江指的是什么风景名胜着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的(de)用途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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