宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天隶书蚕头燕尾一波三折图解，蚕头燕尾一波三折是什么书体文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科(kē)学家根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证隶书蚕头燕尾一波三折图解，蚕头燕尾一波三折是什么书体它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图(tú)像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(m隶书蚕头燕尾一波三折图解，蚕头燕尾一波三折是什么书体ài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的(de)证据了(le)。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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