宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据(jù)。除了一行在姓氏中读什么音，行在姓氏中读什么拼音(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质(zhì)量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物质行在姓氏中读什么音，行在姓氏中读什么拼音。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

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自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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