宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星冀g是河北哪里的车牌系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)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(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验(yàn)方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)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(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游(yóu)客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据(jù冀g是河北哪里的车牌)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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