宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家(jiā)们(men)在过去(qù)的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和测(cè)量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电(diàn折叠小刀哪个快递可以邮寄的 折叠小刀是管制刀具吗)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)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(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些(xiē)理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发(fā)生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对子弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这(zhè)个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大(dà)前提(tí)是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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