宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多怎敢误佳人的前一句是什么意思，两袖清风怎敢误佳人下一句怎么接(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们(men)束(shù)缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法(fǎ)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(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速度远远大于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，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(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过怎敢误佳人的前一句是什么意思，两袖清风怎敢误佳人下一句怎么接了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(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(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前(qián)提(tí)是(shì)要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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