宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何(hé)会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的(de)范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计(jì)算，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质(zhì)和力学定律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也凤凰男能嫁吗，凤凰男的八大特征和交往原则在以这样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)凤凰男能嫁吗，凤凰男的八大特征和交往原则森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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