宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的(de)质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的(de)质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出(chū)现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解(jiě)n. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)n. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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