宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)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(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一(yī)次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说，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(tā)们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会(huì)使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(cè)量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来(lái)越多的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在(zài)的(de)其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它(tā)的(de)质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的(de)东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之(z新人进拘留所会挨打吗，拘留所新人进去受欺负吗hī)后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子(zi)所需(xū)要的新人进拘留所会挨打吗，拘留所新人进去受欺负吗实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至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(le)一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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