宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)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(què)占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物质(zhì)的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，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(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)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，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种开心的笑了是地还是得，开心地笑是什么笑年度周期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存(cún)在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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