宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天文(wén)学(xué)家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各(gè)个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系(x光鲜亮丽的意思和造句，光鲜亮丽的意思反义词ì)位于(yú)银河系的(de)第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的(de)速(sù)度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来光鲜亮丽的意思和造句，光鲜亮丽的意思反义词相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前(qián)的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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