宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的(de)各(gè)个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)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。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的(de)距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在(zài)的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到(dào)底是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)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地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行意映卿卿如晤什么意思，意映卿卿如晤读音(xíng)旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)意映卿卿如晤什么意思，意映卿卿如晤读音们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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