宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的(de)计(jì)算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量(liàng)”的400幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么(me)问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一(yī)个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新的(de)动力！

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