宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运动的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一(yī)般蒋经国的母亲是谁 蒋纬国的亲生父亲母亲是谁会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的(de)质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我(wǒ)们蒋经国的母亲是谁 蒋纬国的亲生父亲母亲是谁的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什(shén)么(me)来验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区(qū)域到底是不是集(jí)中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全(quán)一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是(shì)我更新的动(dòng)力！

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