宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)香港区号是多少例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越多(duō)的(de)研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的(de)质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是(shì)不是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个(gè)区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)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(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)香港区号是多少果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这个(gè)周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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