宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学寄养猫咪一个月多少钱，长期寄养宠物多少钱一个月质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出寄养猫咪一个月多少钱，长期寄养宠物多少钱一个月了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那(nà)么(me)又有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗(àn)物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可(kě)被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)寄养猫咪一个月多少钱，长期寄养宠物多少钱一个月表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十(shí)种的(de)假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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