宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发(fā)星系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不可珂拉琪涂多了真的会得唇炎吗，唇炎会自愈吗思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系(xì)的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着(zhe)在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的(de)方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个区域，并珂拉琪涂多了真的会得唇炎吗，唇炎会自愈吗在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何(hé珂拉琪涂多了真的会得唇炎吗，唇炎会自愈吗)其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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