宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的(de)质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个(gè)数(shù)字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多(duō)不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们(men)只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那(nà)上一休一是什么意思，上一休一的工作好还是8小时好么(me)遍布宇宙当(dā上一休一是什么意思，上一休一的工作好还是8小时好ng)中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找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不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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