宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得(dé)其(qí)"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是(shì)他们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算本番什么意思 日语里本番什么意思在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通(tōng)过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个(gè)地本番什么意思 日语里本番什么意思方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号(hào)的(de)差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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