宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让(ràng)人(rén)感到不可(kě)思议。不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情p>

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的(de)解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhò不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情u)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的动力(lì)！

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