宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(r2100是平年还是闰年，2100是平年还是闰年最佳答案èn)何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动2100是平年还是闰年，2100是平年还是闰年最佳答案力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)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，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的(de)假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发(fā)现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生命。当然(rá2100是平年还是闰年，2100是平年还是闰年最佳答案n)，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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