宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者(zh义无反顾是什么意思啊，义无反顾在感情上是什么意思ě)是星(xīng)团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)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(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人(rén)们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的(de)氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现了(le)一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的(de)形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经义无反顾是什么意思啊，义无反顾在感情上是什么意思过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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