宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会广药董事长什么级别，广药集团董事长是什么级别知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(li广药董事长什么级别，广药集团董事长是什么级别àng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们(men)不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，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(de)方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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