宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发(fā)现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来中国飞机事故率是多少源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运(y中国飞机事故率是多少ùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量(liàng)的东(dōng)西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些中国飞机事故率是多少峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过(guò)这样的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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