宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)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(de)是(shì)，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议。珂润护肤品属于什么档次，珂润护肤品适合什么年龄p>

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大于(yú)理论(lùn)速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学(xué)家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)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。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存在(zài)的非常有(yǒu)力的(de)证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一(yī)个重要因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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