宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(ch木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思ǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(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”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，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(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的(de)物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的(de)观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区(qū)域(yù)，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实(shí)验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差(chà)异也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)种神(shén)秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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