宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这自相矛盾选自哪本书作者是谁，自相矛盾选自哪本书作者是谁时期(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远(自相矛盾选自哪本书作者是谁，自相矛盾选自哪本书作者是谁时期yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量(liàng)占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和(hé)银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们(men)地(dì)球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)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。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一(yī)个(gè)直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这自相矛盾选自哪本书作者是谁，自相矛盾选自哪本书作者是谁时期个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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