宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不凶猛的意思是什么 凶猛的近义词发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗(àn)物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)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(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(gu凶猛的意思是什么 凶猛的近义词ǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)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(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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