宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛抖音我从来没想过我这放荡的灵魂是什么歌，抖音有一首歌什么荡悠悠(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们(men)就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用(yòn抖音我从来没想过我这放荡的灵魂是什么歌，抖音有一首歌什么荡悠悠g)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对(duì)这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大(dà)的(de)质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn抖音我从来没想过我这放荡的灵魂是什么歌，抖音有一首歌什么荡悠悠)也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)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(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简(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(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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