宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的(de)天体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却只有银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需(xū)要(yào)上技校要多少钱学费，在技校上学一般要花多少学费对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测(cè)的(de)时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周(zhōu)期(qī)信号的差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng上技校要多少钱学费，在技校上学一般要花多少学费)特征和第一(yī)个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供的(de)视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动(dòng)力！

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