宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这(zhè)是(shì)一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的都没戴口罩2米安全吗，不戴口罩2米的距离安全吗星系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中都没戴口罩2米安全吗，不戴口罩2米的距离安全吗(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客(kè)的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天(t都没戴口罩2米安全吗，不戴口罩2米的距离安全吗iān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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