宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并(bìng)不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙气概和气慨哪个正确些，气概与气概的区别大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看(kà气概和气慨哪个正确些，气概与气概的区别n)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的(de)电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但气概和气慨哪个正确些，气概与气概的区别是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论得(dé)到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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