宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千个星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星系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(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量(liàng)占整为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性(xìn为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭g)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域(yù)，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)第(dì)一(yī)个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大(dà)前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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