宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是(shì)却(què)没有发(fā)现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(x关一下月亮是什么意思īng)系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99关一下月亮是什么意思%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星(关一下月亮是什么意思xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形(xíng)变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的(de)速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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