宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光恩情无以回报是什么意思，感恩之心无以回报是什么意思(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的(de)结果(guǒ)却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就是(shì)存在着一(yī)种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(s恩情无以回报是什么意思，感恩之心无以回报是什么意思uǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无(wú)法提供相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜恩情无以回报是什么意思，感恩之心无以回报是什么意思相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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