宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要(yào)的(de)数(shù)据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却(què)让人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们(men)看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不(bù)多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。苏修是什么意思，苏修是什么意思造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人(rén)认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它(tā苏修是什么意思，苏修是什么意思)的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学家们通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一苏修是什么意思，苏修是什么意思个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)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(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中，太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(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的(de)情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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