宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消(xi染发后只用清水洗头好吗，刚刚染发后怎么清洗是正确的āo)失了(le)，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在(zài)测量(liàng)速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的(de)速度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会(huì)使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了(le)数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家(jiā)声称观(guān)测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的(de)事(shì)情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的(de染发后只用清水洗头好吗，刚刚染发后怎么清洗是正确的)时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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