宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只是当时(shí)的(de)人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观测的结果却(què)让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的(de)研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需(xū)要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没(mé张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表i)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽管张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个(gè)周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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