宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就是存(cún)在着一(yī)种我们(men)看不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除(chú)了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同(tóng)的(de)方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么(me)我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一(yī)张全彩(cǎi)的(de)高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接通过了(le)这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之相三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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