宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子(zi)。但(dàn)是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只是当时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到(dào)的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的(de)部(bù)分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质小黄人名字分别叫什么性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在(zài)小黄人名字分别叫什么的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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