宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这(zh使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁è)些星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什(shén)么(me)来验(yàn)证它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片(piàn使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁)，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对(duì)较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zh使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁í)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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