宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(诫勉谈话影响期是多长时间，诫勉谈话受影响吗huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的(de)季诫勉谈话影响期是多长时间，诫勉谈话受影响吗节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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