宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释(shì)了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖)在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一(yī)致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运(yùn)动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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