宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)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，该星系必(bì)须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)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(xiāng)互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学(xué)家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了(le)数十(shí)种的假想目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人所想皆所愿,所愿皆所得的意思是什么，所想皆所愿,所愿皆所得的意思英文类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

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