宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)相对(duì)于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论纳粹分子是什么意思(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力纳粹分子是什么意思量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其(qí)他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出(chū)了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有纳粹分子是什么意思效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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