宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢(qīng)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(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存在的(de)其(qí)他的理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种(一个男人叫女人乖乖是什么意思，一个男人叫你乖乖意味着什么zhǒng)信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)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(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度(dù)在(zài)穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在一个男人叫女人乖乖是什么意思，一个男人叫你乖乖意味着什么6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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