宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星(xīng)系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的(de)引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们(俄罗斯乌克兰什么时候结束战争men)通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在(zài)的俄罗斯乌克兰什么时候结束战争物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色(sè)的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗(àn)物(wù)质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)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(kē)学家们已经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的(de)地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探俄罗斯乌克兰什么时候结束战争测器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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