宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过(guò)50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学(xué)家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并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(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离的再续前缘的意思是什么，再续前缘的意思可以形容好朋友吗氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质的(de)假说之外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家还引入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的(de)质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科(kē)学(xué)家们已经提出了(le)数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā再续前缘的意思是什么，再续前缘的意思可以形容好朋友吗)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的(de)大(dà)前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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