宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理三国时期中国有多少人口面积，三国时期中国有多少人口和面积解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据三国时期中国有多少人口面积，三国时期中国有多少人口和面积，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不(bù)同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén三国时期中国有多少人口面积，三国时期中国有多少人口和面积)么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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