宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当(dāng)中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的(de)一(yī)种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)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相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作我想是因为我不够温柔是什么歌 我想是因为我不够温柔是谁唱的(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的(de)相互作(zuò)用我想是因为我不够温柔是什么歌 我想是因为我不够温柔是谁唱的，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动力！

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