宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上(s广州夏天温度一般多少度，广州夏天温度一般多少度正常hàng)升到(dào)星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)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(zhè)个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11广州夏天温度一般多少度，广州夏天温度一般多少度正常月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的广州夏天温度一般多少度，广州夏天温度一般多少度正常(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期(qī)信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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