宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系(xì)团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现了一(yī)个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质(zhì)和(hé)力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度(dù)空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的(de)天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人保温杯突然间不保温了是什么原因呢，保温杯突然间不保温了是什么原因呢(rén)们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)保温杯突然间不保温了是什么原因呢，保温杯突然间不保温了是什么原因呢会产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全(q保温杯突然间不保温了是什么原因呢，保温杯突然间不保温了是什么原因呢uán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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