宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得重大(dà)天(tiān)文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被(bèi)引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人(rén)们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的陌上花开是什么意思,代表什么，微信名陌上花是什么意思旋转速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现(xiàn)速(sù)度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(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(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒(lì)子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过陌上花开是什么意思,代表什么，微信名陌上花是什么意思(guò)了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系陌上花开是什么意思,代表什么，微信名陌上花是什么意思正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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