宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的，它们(men)早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)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(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星系(xì)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(yòu)有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西的引力，1米等于多少厘米换算表，一米等于多少厘米换算单位会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不(bù)是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了1米等于多少厘米换算表，一米等于多少厘米换算单位(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果1米等于多少厘米换算表，一米等于多少厘米换算单位暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力(lì)！

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