宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(小鬼难缠的上一句是怎么说的，小鬼难缠的上一句是怎么说的呢chū)现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说小鬼难缠的上一句是怎么说的，小鬼难缠的上一句是怎么说的呢法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们(men)观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)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(jiū)人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人(rén)提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对(duì)较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的(de)观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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