宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系(xì)团内的(de)，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的(de)研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间中的工作方式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全(quán)彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题(tí)，而(ér)是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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