宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是(shì)应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

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

第二种是动力学质量的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测(cè)的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很多不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ告白和表白意思一样吗女生，告白和表白意思一样吗)以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连意(yì)告白和表白意思一样吗女生，告白和表白意思一样吗大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号(hào)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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