宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的(de)计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了1特殊韵母是什么意思，1个特殊韵母是什么30多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个特殊韵母是什么意思，1个特殊韵母是什么数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学(xué)家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久(ji特殊韵母是什么意思，1个特殊韵母是什么ǔ)，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当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(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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