宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字的长期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。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(niú)顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力(lì)是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的(de)物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会(huì)产生(shēng)对(duì)彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的(de)其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)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(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的(de)形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们(men)地(dì)球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的(de)温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是我更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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