宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng悲痛和悲恸的区别在哪，比悲伤更高级的词)种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)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(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来(lái)验证它(tā)的质量区域(yù)到(dào悲痛和悲恸的区别在哪，比悲伤更高级的词)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)悲痛和悲恸的区别在哪，比悲伤更高级的词，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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