宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄明星死了 现在是替身，哪个明星的替身死了动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)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(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好明星死了 现在是替身，哪个明星的替身死了地解(jiě)释了很多(duō)不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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