宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释(shì)的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)225是多大码的鞋子女，225是多大码的鞋子是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人们对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会225是多大码的鞋子女，225是多大码的鞋子出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为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(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的(de)质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的(de)部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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