宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就(jiù)的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到(dào)星(xīng)系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面(m为什么风流女人看指甲iàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)为什么风流女人看指甲宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)为什么风流女人看指甲部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银(yín)河(hé)系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命(mìng)进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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