宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù主谓双宾和主谓宾宾补的区别 例子，主谓宾双宾和主谓宾宾补)认为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进(jìn)行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动是可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的(de)形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色主谓双宾和主谓宾宾补的区别 例子，主谓宾双宾和主谓宾宾补的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本(běn)质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的(de)数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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