宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部(bù)分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并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(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的(de)部分表示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)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运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1n是正极还是负极，L是正极还是负极997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完(wán)全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相(xiāng)n是正极还是负极，L是正极还是负极对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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