宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们(men)对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到(dào)的(de)物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域(yù)到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西(xī)的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发(fā)生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕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(nián)则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室(shì)正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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