宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究古代诗人称号大全全部，古代诗人称号大全诗圣诗仙等和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系(xì)团中的各(gè)个星系(xì)相对于星(xīng)系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距(jù)离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的(de)力(lì)量进入其中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律(lǜ)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(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下(xià)了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测到了(le)某种信号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)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(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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