宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的(de)质量。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可(kě)能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会新手适合用散粉还是粉饼，全球公认最好用的10大散粉发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动新手适合用散粉还是粉饼，全球公认最好用的10大散粉力！

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