宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰一个男的长期不碰他老婆是什么原因撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层(céng)楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期(qī)性震荡。<一个男的长期不碰他老婆是什么原因/p>

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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