宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据(jù)，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

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所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质感知力是一种什么能力，手机情景感知是什么意思量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际(jì)气(qì)体的(de)相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区(qū)域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里感知力是一种什么能力，手机情景感知是什么意思的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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