宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引家用炒菜锅生铁好还是熟铁好，铸铁锅和生铁锅哪个对身体好力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞家用炒菜锅生铁好还是熟铁好，铸铁锅和生铁锅哪个对身体好之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较高的(de)区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的(de)目(mù)标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无(wú)法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的(de)证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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