宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在(zài)过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的(de)时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，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(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通(tōng)过(guò)对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到(dào)了(le)某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一(yī)些科(kē)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(àn)物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说(shu警察扫黄为什么很少去大酒店，警察会去星级酒店扫黄吗ō)是生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(d警察扫黄为什么很少去大酒店，警察会去星级酒店扫黄吗e)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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