宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对(duì)这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同关于团结就是力量的名人素材事例，关于团结的名人素材事例有哪些(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的(de)观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的(de)年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地关于团结就是力量的名人素材事例，关于团结的名人素材事例有哪些球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量(liàng)也符(fú)合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，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(huì)支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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