宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“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(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度俄罗斯是资本主义还是社会主义应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，俄罗斯是资本主义还是社会主义那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差俄罗斯是资本主义还是社会主义异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质(zhì)量之(zhī)间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实(shí)验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力！

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