宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对(duì)于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的(de)质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量鲨鱼裤和打底裤什么区别，鲨鱼裤跟打底有什么区别来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观(guān)测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们(men)使用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是(shì)人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗(àn)物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相同的(de)信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理中心(xīn)鲨鱼裤和打底裤什么区别，鲨鱼裤跟打底有什么区别的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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