宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)欧莱雅精华肌底液好用吗，欧莱雅肌底液的作用和功效都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间(jiān)区(qū)域(yù)。那(nà)么(me)我们通过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么(me)问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系进(jìn)欧莱雅精华肌底液好用吗，欧莱雅肌底液的作用和功效行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们(men)也(yě)在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利(lì)游(yóu)客的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正欧莱雅精华肌底液好用吗，欧莱雅肌底液的作用和功效好相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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