宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiā湘d是湖南哪里的车牌，湘d是湖南哪里的车牌号n)体通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个(gè)星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系湘d是湖南哪里的车牌，湘d是湖南哪里的车牌号(xì)当中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系(xì)和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫(ji湘d是湖南哪里的车牌，湘d是湖南哪里的车牌号ào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就(jiù)是(shì)当(dāng)星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了(le)130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季(jì)节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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