宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会(huì)使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度(百万美元宝贝真实事件，百万美元宝贝真实事件是真的吗dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的质量百万美元宝贝真实事件，百万美元宝贝真实事件是真的吗之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们(men)地球(qiú)上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值(zhí)图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù百万美元宝贝真实事件，百万美元宝贝真实事件是真的吗)质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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