宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方至圣指儒家哪位代表人物是哪位圣人呢，至圣指儒家哪位代表人物是哪位圣人的称号，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)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(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在星(xīng)系团内(nèi)的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现速(sù)度上的(de)微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好的(de)理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多(duō)不(bù)同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最至圣指儒家哪位代表人物是哪位圣人呢，至圣指儒家哪位代表人物是哪位圣人的称号快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的(de)周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的(de)动(dòng)力(lì)！

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