宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的(de)？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们(men)在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)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(dé)其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的(de)光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系(xì)中心更远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域(yù)，并在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

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除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)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)测到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地说唱歌手bp，说唱b7是什么意思球围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由于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(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提(tí)供的(de)视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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