宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了(le)一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在小学生用HB还是2B铅笔好，小学生用hb铅笔还是2h铅笔000; line-height: 24px;'>小学生用HB还是2B铅笔好，小学生用hb铅笔还是2h铅笔这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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