宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力(lì)学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi独肖有哪几个)绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕独肖有哪几个银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的独肖有哪几个实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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