宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但(均码一般是什么码，均码一般是什么码数dàn)是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒(héng)星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人提均码一般是什么码，均码一般是什么码数出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么来验(yàn)证它的(de)质量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标(biāo均码一般是什么码，均码一般是什么码数)，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质(zhì)会产生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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