宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发现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)，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发(fā)星系(xì)团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束(shù)缚(fù)在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)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(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)四大灵猴的兵器叫什么名字测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有(yǒu)足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是(shì)存(cún)在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ四大灵猴的兵器叫什么名字)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来(lái)验证它(tā)的质量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其(qí)实四大灵猴的兵器叫什么名字这(zhè)些星系(xì)本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的(de)天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的二值(zhí)图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会在每年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，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物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一(yī)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)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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