宇宙是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电(鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)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。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时(shí)候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的(de)证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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