宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺5公里世界纪录多少 5公里世界纪录是几分钟度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)5公里世界纪录多少 5公里世界纪录是几分钟甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们(men)的(de)太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量(liàng)占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥(bō)离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的(de)地(dì)学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心(xīn)的(de)科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生(shēng)命进化(huà)的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提(tí)是要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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