宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在(zài)那些孤独的人啊夜晚是否还回家是什么歌，那些孤独的人啊夜晚是否还回家是什么歌曲。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可(kě)能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质那些孤独的人啊夜晚是否还回家是什么歌，那些孤独的人啊夜晚是否还回家是什么歌曲的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不(bù)相同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在那些孤独的人啊夜晚是否还回家是什么歌，那些孤独的人啊夜晚是否还回家是什么歌曲这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的(de)用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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