宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思)素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外(wài)恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成这(zhè)些现象的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就(jiù)是十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年(nián)的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对于(yú)探测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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