宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样杰威尔属于什么档次，男士护肤品十大排行榜10强(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量(liàng)进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度(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(hěn)可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存在的其(qí)他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的(de)非(fēi)常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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