宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的(de)例(lì)子(zi)。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量(l洋槐蜜多少钱一斤，正宗洋槐蜜多少钱一斤iàng)的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距洋槐蜜多少钱一斤，正宗洋槐蜜多少钱一斤离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万(wàn)光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)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(nà)么(me)我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供(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(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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