宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了(le)超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成(chéng)就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质的存在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入(rù)了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的普通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)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(sān)层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6有白头发染什么颜色好，有白头发染什么颜色好看月份的时(shí)候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜有白头发染什么颜色好，有白头发染什么颜色好看其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，有白头发染什么颜色好，有白头发染什么颜色好看我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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