宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的结果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的(de)方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wè公交车被C这才几天没公交车被C这才几天没做水，s货你是不是欠c了公交车站做水，s货你是不是欠c了公交车站i)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对(d公交车被C这才几天没做水，s货你是不是欠c了公交车站uì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用(yòng)途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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