宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律的(de)时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(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/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域。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(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的(de)观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还(hái)有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以待(斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不(bù)存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动力！

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