宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的(de)运动(dòng)速度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的(de)速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于(yú)银河(hé)系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的(de)原因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存在(zài)着(zhe)一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的再婚的家庭一般过得好不好，再婚的家庭一般过得好不好生活天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的(de)概念，指的(de)是在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年(nián)的(de)规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们(men)需要(yào)对现在(zài)的物理定律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留(liú)下了(le)各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数再婚的家庭一般过得好不好，再婚的家庭一般过得好不好生活十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实(shí)质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的(de)年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的(de)，而另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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