宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此唐嫣是一线女明星吗，唐嫣是不是一线明星，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的(de)结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星唐嫣是一线女明星吗，唐嫣是不是一线明星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显唐嫣是一线女明星吗，唐嫣是不是一线明星地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验(yàn)方式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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