宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的(de)质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们(men)却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转频繁梦见一个人是缘尽吗，频繁梦见一个人是不是缘尽速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必(bì)须(xū)存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的(de)附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在(zài)星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理(l频繁梦见一个人是缘尽吗，频繁梦见一个人是不是缘尽ǐ)论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的(de)信号(hào)，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力！

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