宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)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(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正(zh天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思èng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的(de)大(dà)质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)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(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思jì)证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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