宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(y大明虾怎么保存才新鲜呢 大明虾是淡水还是海水ǒu)一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对(duì)这(zhè)样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于(yú)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离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的运行速(sù)度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些(xiē)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(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的(de)其(qí)他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上(shàng)的(de)观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物(wù)质流，大明虾怎么保存才新鲜呢 大明虾是淡水还是海水这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是(shì)生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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