宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)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(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立，这意关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与(yǔ关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗)常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的(de)探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人(rén)类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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