宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是(shì)不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在(z城野医生是哪里的品牌，城野医生是什么品牌ài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的(de)测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不同的(de)观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验(城野医生是哪里的品牌，城野医生是什么品牌yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系(xì)的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的城野医生是哪里的品牌，城野医生是什么品牌实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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