宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形(xíng)式(shì)所存(cún)在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量来源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的(de)研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的(de)理解还(hái)不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物(wù三衢道中古诗曾几的几,怎么读，曾几的三衢道中的意思)质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释三衢道中古诗曾几的几,怎么读，曾几的三衢道中的意思的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观(guān)测(cè)结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里的季(jì)节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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