宇宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的(d两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度e)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的(de)概念(niàn)，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们(men)需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度p>

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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