宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存外面黑里面粉会介意吗，为啥我对象外面黑的里面发红在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终外面黑里面粉会介意吗，为啥我对象外面黑的里面发红(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微(wē外面黑里面粉会介意吗，为啥我对象外面黑的里面发红i)波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同的(de)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(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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