宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的(扶大厦之将倾全诗解释，扶大厦之将倾 挽狂澜于既倒原文de)恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，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(cún)在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实验室正扶大厦之将倾全诗解释，扶大厦之将倾 挽狂澜于既倒原文好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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