宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhō香港名媛是做什么的ng)如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到(香港名媛是做什么的dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在香港名媛是做什么的(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力！

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