宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)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(de)存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么(me)又有人(rén)提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最已婚女性英文称呼，女性英文称呼古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了(le)一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提(tí)供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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