宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，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(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能(二鹊救友文言文翻译及注释讲解，二鹊救友文言文翻译及注释拼音néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直接(jiē)证据(jù)。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在(zài)以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的(de)方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期(二鹊救友文言文翻译及注释讲解，二鹊救友文言文翻译及注释拼音qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是(shì)要先找到(dào)暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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