宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。崤什么时候读yao佳肴，崤什么时候读如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的(de)是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们(men)所观(guān)测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室(shì)是(shì)一样的(de)。崤什么时候读yao佳肴，崤什么时候读p>

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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