宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力(lì)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99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神(shén)秘的(de)力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星先公四岁而孤全文翻译及注释，先公四岁而孤全文翻译答案系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它(t先公四岁而孤全文翻译及注释，先公四岁而孤全文翻译答案ā)们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互(hù)作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客(kè)的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还(hái)无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。先公四岁而孤全文翻译及注释，先公四岁而孤全文翻译答案>

如(rú)果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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