宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁)星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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