宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的(de)相互作用就会(huì)导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射(s希思黎什么档次的品牌，希思黎和雅诗兰黛哪个档次高hè)。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(gu希思黎什么档次的品牌，希思黎和雅诗兰黛哪个档次高ī)物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观(guān)测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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