宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的(de)形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng俄罗斯乌克兰什么时候结束战争)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修(xi俄罗斯乌克兰什么时候结束战争ū)正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质(zhì)量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观(guān)测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去(qù)的(de)几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)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个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效(xiào)应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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