宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的奥巴马对中国友好么，奥巴马对中国关系事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期(qī)性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效奥巴马对中国友好么，奥巴马对中国关系性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观(guān)测到(dào)的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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