宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了(le)40个小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其(qí)他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物(wù)质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字如果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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