宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星(xīng)系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

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径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质(zh关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗ì)存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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