宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并(bìng)不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(y开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场ǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测结果。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，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的(de)方向是一致的(de)开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键的用(yòng)途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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