宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在乌蒙山在哪里属于哪个省，贵州乌蒙山在哪里南(nán)半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费乌蒙山在哪里属于哪个省，贵州乌蒙山在哪里米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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