宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系(xì)的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增(zēng)加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如果特殊韵母是什么意思，1个特殊韵母是什么(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集(jí)在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域(yù)。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的(de)暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家声称观(guān)测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这特殊韵母是什么意思，1个特殊韵母是什么种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力(lì)！

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