宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异(yì)常，推算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋(xuán)转速度并(bìng)不(bù)符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不(成都高新区属于哪个行政区划，成都高新区是哪个行政区bù)是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系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(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)成都高新区属于哪个行政区划，成都高新区是哪个行政区质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以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在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物成都高新区属于哪个行政区划，成都高新区是哪个行政区质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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