宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度花竹帽是哪个民族的 花竹帽是广西毛南族仅有的吗当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万(w花竹帽是哪个民族的 花竹帽是广西毛南族仅有的吗àn)光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì花竹帽是哪个民族的 花竹帽是广西毛南族仅有的吗)属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研(yán)究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的(de)动力！

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