宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的大冤种什么意思，大冤种和大怨种区别(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn大冤种什么意思，大冤种和大怨种区别)象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解释了(le)很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发(fā)现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一(yī)致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效大冤种什么意思，大冤种和大怨种区别性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动(dòng)力(lì)！

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