宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却老师上课说脏话犯法吗，老师上课骂脏话违法吗没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年(nián)来，当(dāng)天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来(lái)解(jiě)释(shì)的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)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(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时(shí)地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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