宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物(wù)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(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他们(men)观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质(zhì)量(liàng)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。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的(de)原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假想(xiǎn山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思g)目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据(jù)了(le)。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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