宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在过(guò)去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的(de)长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的(de)例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系团中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜(jìng)对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuā萝卜丁属于什么档次，世界十大奢华口红品牌n)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样(萝卜丁属于什么档次，世界十大奢华口红品牌yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了(le)很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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