宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星嫡仙出自哪里，嫡仙怎么读音念di系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于(yú)在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它(tā)的(de)质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生(shēng嫡仙出自哪里，嫡仙怎么读音念di)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)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(zhè)些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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