宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会随遇而安下一句是什么意思，顺其自然随遇而安下一句是什么使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(随遇而安下一句是什么意思，顺其自然随遇而安下一句是什么guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发(fā)现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何(hé)星系存(cún)在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的(de)除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)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(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/随遇而安下一句是什么意思，顺其自然随遇而安下一句是什么LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的(de)数据收集，人们(men)发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的(de)大前提是要先找(zhǎo)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(zhì)到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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