宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)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(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于(y人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思ú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的(de)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”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(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对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先(xi人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思ān)找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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