宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu丁二醇和丙二醇是不是酒精)是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射光(guāng)，但是它(tā)们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的(de)人(rén)们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè丁二醇和丙二醇是不是酒精)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的(de)理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年(nián)的(de)规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的(de)部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可(kě)能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量也符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力！

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