宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(ji已婚女性英文称呼，女性英文称呼àn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释的。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科(kē)学家们(men)已经提(tí)出了(le)数(shù)十种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的(de)证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单已婚女性英文称呼，女性英文称呼(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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