宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工中山有多少个镇区，中山有多少个镇区,都叫什么名作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很(hě中山有多少个镇区，中山有多少个镇区,都叫什么名n)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的(de)6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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