宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力世界上性功能最强的国家是哪个国家(lì)定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度(dù)比理(lǐ)论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解世界上性功能最强的国家是哪个国家释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们世界上性功能最强的国家是哪个国家觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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