宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)压缩面膜和普通面膜哪个好，牛奶泡压缩面膜可以天天用吗，暗物质并(bìn压缩面膜和普通面膜哪个好，牛奶泡压缩面膜可以天天用吗g)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的(de)方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地(dì)球(qiú)上的(de)观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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