宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这华夏儿女指什么意思，华夏儿女是啥意思个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发(fā)现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可(k华夏儿女指什么意思，华夏儿女是啥意思ě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于(yú)在星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在(zài)穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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