宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的(de)范围(wéi)。

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

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhó特朗普为什么叫懂王吗？ 特朗普为什么称为懂王u)上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一(yī)项新(xīn)的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证(zh特朗普为什么叫懂王吗？ 特朗普为什么称为懂王èng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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