宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

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

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力(lì)量进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效(xiào)果，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(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可(裱起来了是什么意思网络用语，裱是什么意思'color: #ff0000; line-height: 24px;'>裱起来了是什么意思网络用语，裱是什么意思kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行(xíng)连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一(yī)个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为(wè裱起来了是什么意思网络用语，裱是什么意思i)这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异(yì)也(yě)可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非(fēi)常有(yǒu)力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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