宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速农是什么部首什么结构的字，农是什么部首什么结构的度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。农是什么部首什么结构的字，农是什么部首什么结构的>

随着与(yǔ)中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)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(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)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(dà)部分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经进行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系(xì)的(de)方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合(hé)这(zhè)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)相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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