宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数(shù)据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的(de)质(zhì)量区域到(dào)底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě360借条是正规的吗)是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜360借条是正规的吗研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验(yàn)室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质(zhì)会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更(gèng)新的动(dòng)力！

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