宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思t: 24px;'>精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存(cún)在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今为止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期信号的(de)差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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