宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外(wài)部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的(de)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(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hò阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢u)，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的(de)时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

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