宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却(què)没(méi)有(y浴资都包括什么 浴资是门票吗ǒu)发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对(duì)于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗浴资都包括什么 浴资是门票吗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不(bù)够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)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)特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)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的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中心的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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