宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学(xué)数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的(de)质量所产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒(héng)星运动司马相如的长门赋原文和译文注释，司马相如的长门赋原文和译文。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不(bù)例(lì)外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通(tōn司马相如的长门赋原文和译文注释，司马相如的长门赋原文和译文g)过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系(xì)的(de)方向是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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