宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作用，这(zhè)种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们(men)对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际(jì)速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一(yī)个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了(le)各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。十二生肖的酉是什么动物呢，酉的生肖是什么生肖p>

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)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(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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