宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对(duì)于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一美甲建构是什么意思，语言建构是什么意思种神(shén)秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二(èr)值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的美甲建构是什么意思，语言建构是什么意思(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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