宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lá传颂和传诵是什么意思区别，传颂和传诵的意思i)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到传颂和传诵是什么意思区别，传颂和传诵的意思宇宙当中了。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它(tā)的(de)质(zhì)量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的二(èr)值(zhí)图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地学(xué)实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认(rèn)为这可能(néng)是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗物(wù)质流(liú)最快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一(yī)个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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