宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造(zào)”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应用万(wàn)有引特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任力定(dìng)律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多(duō)星系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观(guān)测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到(dào)底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也(yě)可(kě)能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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