宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是(shì)测量(liàng)各(gè)个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的(de)人们(men)对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律(lǜ禁欲可以恢复性功能吗，禁欲多久可以恢复肾气)进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人(rén)类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)禁欲可以恢复性功能吗，禁欲多久可以恢复肾气之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下(xià)了(le)各(gè)相同(tóng)性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们(men)之间的(de)温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性(xìng)的发现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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