宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系grandma意思中文翻译，grandma是什么意思译(xì)或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是(shì)动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间(jiān)，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而grandma意思中文翻译，grandma是什么意思译(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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