宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女克己慎独守心明性 什么意思出自哪里，心有山海 静而不争什么意思座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量(liàng)进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的(de)质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子(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，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需(xū)要的(de)暗(àn)物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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