宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据(jù)星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力(lì)！

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