宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīn不删前女友的男人能要吗，男人为啥不删前女友g)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的(de不删前女友的男人能要吗，男人为啥不删前女友)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么(me)我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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