宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外唯物主义者和唯心主义者什么意思，唯心主义者是啥，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这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据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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