宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上(shàng)升到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè造梦西游3宠物技能几级领悟)星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的(de)天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又(yòu)在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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