宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中n. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足够大(dà)的(de)质量来(lái)吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的(de)距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的(de)轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过(guò)什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的(de)形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地(dì)球上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。<n. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写/p>

科学家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的(den. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写)5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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