宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个(gè)地(dì)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(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过(guò)引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它(tā)们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)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)符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。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(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成天津市教育局的电话是多少，天津市教育局的电话是多少号码立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么(me)我(wǒ)们通过(guò)什么来验(yàn)证它的(de)质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们(men)可以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出了(le)数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究(jiū天津市教育局的电话是多少，天津市教育局的电话是多少号码)人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目(mù)前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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