宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式(shì)所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认张歆艺袁弘为什么离的婚，张歆艺和袁弘离婚了吗为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现它们(men)的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观测(cè)的(de)时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的(张歆艺袁弘为什么离的婚，张歆艺和袁弘离婚了吗de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

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