宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将它们(men)束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当时的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个(gè)小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

十斋日是哪几天，十斋日是哪几天是农历径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么(me)我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是(shì)超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子(zi)，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据十斋日是哪几天，十斋日是哪几天是农历。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的动(dòng)力！

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