宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星(xīng)系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)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)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作用就会槟榔戒一年脸会恢复吗，槟榔戒一年脸会恢复吗改套餐不能恢复以前套餐导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的(de)东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论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。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特(tè)征和第一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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