宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的附(fù)近没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以没事就吃溜溜梅什么意思，你没事吧没事就吃溜溜梅什么意思最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是(shì)我更新的(de)动力！

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