宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学(xué)定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部(bù)分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测的(de)时候，发现它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了(le)数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨(s寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思à)索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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