宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引(y下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖ǐn)力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却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种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存(cún)在(zài)的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的(de)物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入(rù)了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生(s下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖hēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)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(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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