宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一(yī)可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度(dù)上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力(lì)学(xué)定律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成一缕青丝是什么意思有什么讲究，一缕青丝下一句是什么(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大质量区域(yù)并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出一缕青丝是什么意思有什么讲究，一缕青丝下一句是什么了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在(zài)，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜一缕青丝是什么意思有什么讲究，一缕青丝下一句是什么欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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