宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一(yī)般会使用一声不吭的意思是什么，一声不吭的意思和造句到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围。

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

第二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了(le)暗物(wù)质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)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(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随一声不吭的意思是什么，一声不吭的意思和造句着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度(dù)信号(hào)呢(ne一声不吭的意思是什么，一声不吭的意思和造句)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，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(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力！

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