宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有效证据(jù)。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度(dù)的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结果却让人(rén)感到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的(de)存(cún)在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释(shì)的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的(de)理解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在(zài)星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底是不(bù)是集(jí)中在(zài)中间女生体香在哪个部位最浓，体香被异性闻到暗示什么(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙女生体香在哪个部位最浓，体香被异性闻到暗示什么微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已经提出(chū)了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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