宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果却(què其人舍然大喜的舍是什么意思，不舍昼夜的舍是什么意思古义)让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质其人舍然大喜的舍是什么意思，不舍昼夜的舍是什么意思古义量区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的其人舍然大喜的舍是什么意思，不舍昼夜的舍是什么意思古义探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学家声称观(guān)测到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利(lì)游客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子(zi)天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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