宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

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所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星槟榔戒一年脸会恢复吗，槟榔戒一年脸会恢复吗改套餐不能恢复以前套餐团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的(de)天体(tǐ)和我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是(shì)引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的(de)速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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