宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的(de)质(zhì)量所产生的(de)引力是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星系团(tuán)内的(de)，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的(de)物(wù)质和力(lì)学(xué)定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差杰威尔属于什么档次，男士护肤品十大排行榜10强只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不(bù)应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的(de)理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“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(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)杰威尔属于什么档次，男士护肤品十大排行榜10强期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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