宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么(me)？人类为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行(xíng)了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷的区(regretted用法及例句，regret的用法和例句qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kregretted用法及例句，regret的用法和例句ōng)望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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