宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这(zhè)样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经(jīng)被附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下(xià)了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的(de)电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)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(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动力！

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