宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天文(wén)成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以确(què)定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(x现实中有和自己儿子的吗，有多少给过自己的儿子iē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的(de)人(rén)们(men)对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的(de)假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候(hòu)，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)好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇现实中有和自己儿子的吗，有多少给过自己的儿子宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其(qí)他的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以现实中有和自己儿子的吗，有多少给过自己的儿子(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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