宇宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当希望你一切都好是什么意思，只要你好一切都好是什么意思中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科(kē)学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进(jìn)的望(wà希望你一切都好是什么意思，只要你好一切都好是什么意思ng)远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)已经提出了(le)数十(shí)种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)希望你一切都好是什么意思，只要你好一切都好是什么意思为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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