宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲学数(shù)学原理一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研(yán)究和测(cè)量后发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离中元节一般过几天，鬼节不能吃什么东西星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(z中元节一般过几天，鬼节不能吃什么东西é)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的(de)质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们(men)之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到(dào)了(le)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中中元节一般过几天，鬼节不能吃什么东西心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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