宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足(zú)够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)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效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)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(xīng)系和星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市人，楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市秭归县人理论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实(shí)这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而(ér)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(楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市人，楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市秭归县人xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们(men)又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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