宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的多思善妒是什么意思，古代善妒是什么意思光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人(rén)们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是(sh多思善妒是什么意思，古代善妒是什么意思ì)可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量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候，发(fā)现它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的(de)观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观(guān)测(cè)到的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的(de)数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而(é多思善妒是什么意思，古代善妒是什么意思r)在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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