宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天体通过(guò)引力在(zài)摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光(guāng)的(de)形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)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(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量室外残疾人坡道坡度规范要求，室外残疾人坡道一般不超过却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外(wài)，另一(yī)种可(kě)能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互(hù)作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xī室外残疾人坡道坡度规范要求，室外残疾人坡道一般不超过ng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期(qī)信(xìn)号的(de)差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支室外残疾人坡道坡度规范要求，室外残疾人坡道一般不超过持是我更新的动力！

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