宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗物质存在(zài)的(de)证据(jù)，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天(tiān)文(wén)成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人(rén)们(men)对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数(shù)字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样(yàng)的(de)效应(yīng)创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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