宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除(chú)断联一个月男人心理状态，男的断联半个月的心理了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的(de)相互(hù)作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了(le)引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学实验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了(le)一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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