宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐远则怨近则不逊是什么意思解释，远则怨,近则不逊形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的(de)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(zài)星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)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，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新(xīn)的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)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(tā)们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)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(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎ远则怨近则不逊是什么意思解释，远则怨,近则不逊o)这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质(zhì)会(huì)产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测(cè)到(dào)的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期信号的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)远则怨近则不逊是什么意思解释，远则怨,近则不逊”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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