宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

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(de)存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)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/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了(le)各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的(de)周(zhōu)期性(xìng主动买单的女孩的性格，主动买单的女孩子是什么样的人)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有主动买单的女孩的性格，主动买单的女孩子是什么样的人半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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