宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质(zhì)量(liàng)的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们(men)对(duì)这样(yàng)的一种旖旎是什么意思解释，风光旖旎是什么意思解释说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的(de)原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是(shì)存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de旖旎是什么意思解释，风光旖旎是什么意思解释)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。旖旎是什么意思解释，风光旖旎是什么意思解释当然也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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