宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的(de)例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按(àn)杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不(bù)同的(de)方式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)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(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与解释星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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