宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见(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(xì)团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第(dì)一(yī)个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又在南(nán)半球(qiú)建立了(le)一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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