宇宙是(shì)“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束(shù)缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入(rù)其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意(yì)味着我们(men)需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大0082是哪个国家区号呢，0081是哪个国家区号爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很多不(bù)同(tóng)的观0082是哪个国家区号呢，0081是哪个国家区号测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到(dào)了(le)某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特征和第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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