宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果出来(lái)之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论(lùn)速度，那么产(chǎn)卧室放wifi有什么危害知乎，wifi放在卧室里有害吗生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方(fāng)式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下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)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体卧室放wifi有什么危害知乎，wifi放在卧室里有害吗(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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