宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐唐家三少娶了年轻女学生，唐家三少娶了年轻女学生是真的吗形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却(què)唐家三少娶了年轻女学生，唐家三少娶了年轻女学生是真的吗只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的(de)质量区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)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(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已经提(tí)出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的(de)探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn唐家三少娶了年轻女学生，唐家三少娶了年轻女学生是真的吗)生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的结果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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