宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关(guānm是什么意思性取向)于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域(yù)提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结(jié)果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力(lì)m是什么意思性取向的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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