宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种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(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的(de)一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测(c命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么è)的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们(men)通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的是(shì)，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，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作用(yòng)就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是(shì)一样。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(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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