宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释(s复刻版是正品吗，复刻是不是假货的意思hì)的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们(men)对(duì)这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转复刻版是正品吗，复刻是不是假货的意思速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来(lái)验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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