宇宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)kono洗发水是什么牌子，kono洗发水有几款家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所(suǒ)存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到(dào)的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个(gè)星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不(bù)是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两kono洗发水是什么牌子，kono洗发水有几款侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不(bù)同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客(kè)的数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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