宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天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(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛出星(xīng)系(xì)团(tuán)之外了，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其(元首制的实质是什么，元首制的内容qí)中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这个实际(jì)速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因很可能就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他(tā)的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是元首制的实质是什么，元首制的内容什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的(de)第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗(àn)物(wù元首制的实质是什么，元首制的内容)质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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