宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭wǎng)后(hòu)的(de)几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证(zhèng)它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的(de)运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可(kě)能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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