宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的(de)时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色(sè)的(de)部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)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架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年(nián)当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验，却耳根全部小说的阅读顺序是什么，耳根小说阅读顺序关系没(méi)有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结(jié)果，我们(men)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丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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