宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测(cè)量各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才(cái)再认真地还是认真的写作业，认真的与认真地一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来(l认真地还是认真的写作业，认真的与认真地ái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例(lì)是一(yī)致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)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(jù)收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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