宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的(d桃胶要怎么泡发最好吃，桃胶要怎么泡发最好吃窍门e)尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)桃胶要怎么泡发最好吃，桃胶要怎么泡发最好吃窍门，另一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的(de)理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的(de)增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释(shì)了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年(nián)度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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