宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用重孙子又叫什么，重孙的孙子叫什么，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)重孙子又叫什么，重孙的孙子叫什么体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有(yǒu)暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣重孙子又叫什么，重孙的孙子叫什么的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一(yī)致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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