宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运鸡的三合生肖是什么 属鸡的6合生肖是什么生肖动的规(guī)律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的(de)人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到底是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发(fā)生了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃鸡的三合生肖是什么 属鸡的6合生肖是什么生肖(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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