宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系(xì)相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议(yì)。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也(yě)不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的(de)其(qí)他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能关关难过关关过 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是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们之间的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提(tí)出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造(z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ào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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