宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们(men)就(jiù)会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà写照的意思 写照是什么词性)异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西(xī)的(de)引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地(dì)学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗写照的意思 写照是什么词性物(wù)质所存在的(de)非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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