宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们(men)发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的(de)质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法猎德村为什么那么有钱，猎德村以前很穷吗结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们(men)对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。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(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所以当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)猎德村为什么那么有钱，猎德村以前很穷吗同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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