宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)会计和审计哪个发展前景比较好些，会计和审计哪个发展前景比较好一点正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学会计和审计哪个发展前景比较好些，会计和审计哪个发展前景比较好一点质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作(zuò)用，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研究(jiū)人(rén)员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其(qí)他的(de)理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其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(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会计和审计哪个发展前景比较好些，会计和审计哪个发展前景比较好一点会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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