宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是(shì)测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们(men)对(duì)这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速(sù)度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗物质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的(de)相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际(jì)气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了(le)各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二已婚男人经常找你聊天是什么意思，一个愿意陪你聊天的已婚男人值图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了。但是由于这已婚男人经常找你聊天是什么意思，一个愿意陪你聊天的已婚男人个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力(lì)！

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