宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系会计和审计哪个发展前景比较好些，会计和审计哪个发展前景比较好一点团中的各个星(xīng)系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的(de)人们(men)对这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速(sù)度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí会计和审计哪个发展前景比较好些，会计和审计哪个发展前景比较好一点)地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分离(lí)后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒(lì)子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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