宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来(lái乐福鞋按什么鞋码买，乐福鞋不适合什么人穿)源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是(shì)人(rén)类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效(xiào)应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普(pǔ)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(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要(yào)的实验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存(cún)在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质乐福鞋按什么鞋码买，乐福鞋不适合什么人穿(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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