宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中不负年华的意思是什么呢，不负春光不负年华的意思(zhōng)，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

不负年华的意思是什么呢，不负春光不负年华的意思第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们(men)的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到(dào)的物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们(men)所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的(de)高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星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(zhēn)的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过(guò)了(le)这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室不负年华的意思是什么呢，不负春光不负年华的意思刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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