宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维唯物主义者和唯心主义者什么意思，唯心主义者是啥耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力量(liàng)进入(rù)其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰唯物主义者和唯心主义者什么意思，唯心主义者是啥撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实(shí)验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到(dào)了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合这(zhè)个(gè唯物主义者和唯心主义者什么意思，唯心主义者是啥)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前(qián)的实(shí)验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)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(shè)一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力(lì)！

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