宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天(tiān)文成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移(yí)测量星(xīng)系(xì)团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(菠萝蜜不熟剥开后还能再放熟吗，菠萝蜜不熟剥开后还能再放熟吗héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了(l菠萝蜜不熟剥开后还能再放熟吗，菠萝蜜不熟剥开后还能再放熟吗e)最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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