宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万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，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星(xīng)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以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通英语对应词是什么意思，hungry对应词是什么意思(tōng)无阻地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是(shì)一英语对应词是什么意思，hungry对应词是什么意思(yī)样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理(l英语对应词是什么意思，hungry对应词是什么意思ǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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