宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了临沂是几线城市，临沂是几线城市2023(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的(de)部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的(de)地(dì)学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河(hé)系(xì)的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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