宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在大学几乎都开过房，大学谈恋爱的都开过房吗(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见(jiàn)光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心(xīn)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(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素(sù)，发(fā)现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所大学几乎都开过房，大学谈恋爱的都开过房吗以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南半球建立(lì)了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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