宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的(de)异(yì)常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系(xì)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(dà)星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。刽子手，刽子手念gui还是念kuai读音

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中心的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还(hái)引入了外(wài)部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物(wù)理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物(wù)质，图(tú)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(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特(tè)征(zh刽子手，刽子手念gui还是念kuai读音ēng)和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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