宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文苹果xr重量为多少g学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

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据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

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于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通(tōng)过(guò)什(shén)么(me)来(lái)验证它的(de)质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显(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(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同(tóng)的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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