宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进(jìn)行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhprepare的名词形式是什么，prepare的名词形式可数吗0000; line-height: 24px;'>prepare的名词形式是什么，prepare的名词形式可数吗ōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年(nián)的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之(zhī)前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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