宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天(tiān)王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

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1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的(de)质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加自爱是什么意思如何做到自爱，女生不自爱是什么意思速度的(de)原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的(de)时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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