宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过(guò)了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的(de)暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同(tóng)的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhō物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖ng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可(kě)以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖)究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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