宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的(de)恒星(xīng)数(shù)量却只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间(jiān)的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通(t送筷子的寓意是什么,送筷子是什么意思 筷子送合作伙伴的寓意和理由ōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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