宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符(fú)合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人(rén)认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差ht: 24px;'>骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大(dà)利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常(cháng)有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个(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(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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