宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为了(le)寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力(lì)束缚在一(yī)起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动。理(lǐ)论(二晋前后延什么意思晋怎么读，二晋前后延是哪个朝代lùn)上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)二晋前后延什么意思晋怎么读，二晋前后延是哪个朝代并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但(dàn)是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)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，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

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