宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就(jiù)是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)宰相的宰最早指什么官职答案，宰相的宰最早指什么意思到的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了(le)某种信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的(de)数宰相的宰最早指什么官职答案，宰相的宰最早指什么意思据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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