宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道王杰2001年后嗓子变了谁下的毒，王杰2001年后嗓子变了还唱歌吗。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光度学的(de)质量"王杰2001年后嗓子变了谁下的毒，王杰2001年后嗓子变了还唱歌吗，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在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。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在(zài)不同尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动(dòng)特(tè)征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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