宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进(jìn)行了(le)超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应索尼是哪个国家的品牌，索尼是哪个公司的(yīng)用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的(de)各个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部(bù)分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

索尼是哪个国家的品牌，索尼是哪个公司的>

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会(huì)意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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