宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一(yī)个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的(de)发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速(sù)度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科学家们(men)使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，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(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)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(shēng)了(le)巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么(me)问题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部(bù正三角形也叫什么形，正三角形有什么性质？)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了2正三角形也叫什么形，正三角形有什么性质？0多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样的(de)速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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