宇宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引力(lì)定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却(què)占据(jù)着宇俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗(俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯(wéi)一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任(rèn)何(hé)星系(xì)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(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要对现在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)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(qū)域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的(de)目标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除(chú)了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一(yī)台(tái)新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力(lì)！

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