宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色)定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个(gè)星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的(de)相互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解(jiě)释了(le)很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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