宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际(jì)上它(tā)们之间的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的(de)实(shí)验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论的(de)大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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