宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着一种我们(men)看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的(de)方式(shì)。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会日本男生姓名大全霸气，日本男生的姓名导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天(tiān)体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目日本男生姓名大全霸气，日本男生的姓名标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却(q日本男生姓名大全霸气，日本男生的姓名uè)没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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