宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们(men)在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律(l滴滴总部在北京哪个区，滴滴总部北京地址ǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，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)种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质(zh滴滴总部在北京哪个区，滴滴总部北京地址ì)量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能滴滴总部在北京哪个区，滴滴总部北京地址是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈(hā)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器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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