宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)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(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证(zhèn漠北是现在的哪里，明朝的漠北是现在的哪里g)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目标粒(lì)子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期(qī)信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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