宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu十公分有多长 10厘米就是10公分吗)是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是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(yí)测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的(de)结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入(十公分有多长 10厘米就是10公分吗rù)其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的(de)另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和(hé)星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹十公分有多长 10厘米就是10公分吗星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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