宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度(dù)学的加滕鹰是谁 加滕鹰是哪国质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)加滕鹰是谁 加滕鹰是哪国离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了(le)扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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