宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系(xì)团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的(de)其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字(zì红十字会三救三献是什么 红十字会是公务员还是事业编)与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个(gè)红十字会三救三献是什么 红十字会是公务员还是事业编有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立(lì)了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以截至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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