宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè世界上哪个国家女人最开放)一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)世界上哪个国家女人最开放系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被世界上哪个国家女人最开放扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的(de)证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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