宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

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于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需要的(de)实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在(z小学生用HB还是2B铅笔好，小学生用hb铅笔还是2h铅笔ài)6月份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)小学生用HB还是2B铅笔好，小学生用hb铅笔还是2h铅笔珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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