宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时(shí)候(hòu)，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(nián)，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在(zài)一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的(de)人们(men)对(duì)这样的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(安康可以用来祝福吗 祝你全家安康是骂人的hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二(èr)值(zhí)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(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际(jì)证据(jù)。这种粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是(shì)一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不安康可以用来祝福吗 祝你全家安康是骂人的(bù)会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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