宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成就的例(lì)子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测(cè)量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文(wé匚这个部首的名称叫什么怎么读，匚这个偏旁读什么n)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)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(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么来验证它(tā)的(de)质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗匚这个部首的名称叫什么怎么读，匚这个偏旁读什么物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的(de)视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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