宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的(de)存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。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(bù)同的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)豫n是河南哪里的车牌星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物(wù)质相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一豫n是河南哪里的车牌样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也(yě)可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个(gè)实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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