宇宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学(xué)数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星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)是这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系(xì)的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前(qián)景背景新冠密接人员需要隔离多少天最新政策，新冠密接人员要隔离多久分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类(lèi)型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)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(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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