宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(d碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗ǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天(ti碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗ān)文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量将位(wè碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗i)于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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