宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力夜黑风高什么意思含义，夜黑风高啥意思学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的(de)原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集(jí)在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的(de)观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到(dào)的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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