宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们(men)观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示身临其境是什么意思的临，身临其境是什么意思呢原意是什么(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什(shén)么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个(gè)有趣(qù)的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)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)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么(me)小伙身临其境是什么意思的临，身临其境是什么意思呢原意是什么伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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