宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数(shù)据是测量各(gè)个星系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了4观摩和观看的区别和联系，观摩和观看的区别在哪0个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相当观摩和观看的区别和联系，观摩和观看的区别在哪于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子(zi)所需要的(de)实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如(rú)果在(zài)这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南(ná观摩和观看的区别和联系，观摩和观看的区别在哪n)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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