宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当我们siki老师是哪个大学的？上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个(gè)星(xīng)系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产生的引力(lì)是(shì)无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期siki老师是哪个大学的？性的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地siki老师是哪个大学的？球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)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)到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立(lì)了(le)一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的(de)实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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