宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了寻(x美国为什么打伊拉克，伊拉克现在归美国管吗ún)找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的(de)几十美国为什么打伊拉克，伊拉克现在归美国管吗年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之外了，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(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准的方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红美国为什么打伊拉克，伊拉克现在归美国管吗(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，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(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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