宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会存在(zài)科学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大天文(wén)成就(jiù)的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的(de)天(tiān)体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(p柴进的性格特点和主要事迹概括，武松的性格特点和主要事迹ǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了(le)某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一(yī)个几乎相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背后柴进的性格特点和主要事迹概括，武松的性格特点和主要事迹(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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