宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们需(xū)要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差(chà)只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候香港区号是多少，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gō香港区号是多少ng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重香港区号是多少要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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