宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是相对评价和绝对评价区别举例，相对评价和绝对评价区别举例现代教育技术“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力(lì)量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概(gài)念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需(xū)要对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实(shí)验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平相对评价和绝对评价区别举例，相对评价和绝对评价区别举例现代教育技术面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数(shù)据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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