宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量(liàng)一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì形容雨水声音的词语有哪些，形容雨水声音的词语四个字)相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立(lì)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，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(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观(guān)测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种形容雨水声音的词语有哪些，形容雨水声音的词语四个字(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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