宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)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(cháng)，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么，陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么歌(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么(me)产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一。

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所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数(shù)据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，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(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的(de)诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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