宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可(kě)思议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的微信二维码收款限额是多少，个人收款码一天可以收多少笔研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù微信二维码收款限额是多少，个人收款码一天可以收多少笔)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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