宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guā哥呀是什么鱼怎么叫 戈雅鱼是淡水鱼吗ng)，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的(de)人们(men)对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是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(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在(zài)星系(xì哥呀是什么鱼怎么叫 戈雅鱼是淡水鱼吗)当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个区(qū)域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力！

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