宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到(dào)星系(xì)或(huò)者是(shì)星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系(xì)团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象(字母圈什么意思 字母圈都是怎么找到的xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提(tí)出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的(de)假说之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物(wù)质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而字母圈什么意思 字母圈都是怎么找到的(ér)且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流(liú)的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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