宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们(men)发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可(k豫n是河南哪里的车牌ě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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