宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形(xíng)式(shì)所存(cún)在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一(yī)次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观(guān)测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他(tā)的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力当断不断必受其乱是什么意思，当断不断 必受其乱下一句，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连(lián)通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的(de)电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发(fā)现了一个(gè)有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无当断不断必受其乱是什么意思，当断不断 必受其乱下一句法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持(chí)是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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