宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十(shí)年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定(dìng)其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力(lì)量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南(nán)半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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