宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确(què)定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速(sù)度上(shàng)的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的(de)另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不哥哥的日文怎么念，哥哥的日文中文谐音是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号哥哥的日文怎么念，哥哥的日文中文谐音(hào)。当然也可(kě)能有其他(tā)的情(qíng)况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个(gè)实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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