宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的(de)普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单(木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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