宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学无(wú)法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量币值是什么意思，硬币的币值是什么意思(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们(men)看不(bù)到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在币值是什么意思，硬币的币值是什么意思碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn币值是什么意思，硬币的币值是什么意思)号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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