宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质(zhì)的(de)存在，这谢谢谬赞经典回复，过誉和谬赞的区别种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银(yín)河(hé)系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力(lì)效应(yīng)将星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则(zé)是(shì)不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气(qì)体谢谢谬赞经典回复，过誉和谬赞的区别所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥(yáo)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(jù)大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的(de)测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年(nián)的(de)6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生周期(qī)性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这(zhè)样的速(sù)度在(zài)穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周(zhōu)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(lián)意大利游客(kè)的(de)数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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