宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了(le)40个(gè)小时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)韵母带ao的字有哪些，带韵母ao的字有哪些字是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒韵母带ao的字有哪些，带韵母ao的字有哪些字子(zi)，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个(gè)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(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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