宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后(hòu)发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量的(de)计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作2两白酒是多少ml 二两酒五个小时还会吹出来吗用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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