宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量(liàng)后发(fā)星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系(xì)团(tuán)的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的(de)研(yán)究(jiū)人员开始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量(liàng)占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们(men)大(dà)部(bù)分(fēn)的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系嘉峪关诗句最出名的句子，嘉峪关诗句名句赞美团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳嘉峪关诗句最出名的句子，嘉峪关诗句名句赞美(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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