宇宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其质(zhì)量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被脱销什么意思啊，什么叫做脱销抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的(de)方法脱销什么意思啊，什么叫做脱销来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当(dāng)中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在(zài)的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值脱销什么意思啊，什么叫做脱销的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立(lì)了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动力！

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