宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，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(men)观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校形变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中(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(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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