宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科(kē)学家们在(zài)过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个星系(xì)所组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们(m现在的00后女的为什么都平胸，为什么现在女孩都平胸en)对这样(yàng)的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的(de)天体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，现在的00后女的为什么都平胸，为什么现在女孩都平胸类似这样的星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么(me)如(rú)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(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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