宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的h2so4是什么化学名称怎么读，hno3是什么化学名称范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的(dh2so4是什么化学名称怎么读，hno3是什么化学名称e)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离(lí)星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的(de)温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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