宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yànsrds是什么意思，srds是什么意思啊)室，这(zhè)个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年(nián)的(de)数据收集(jí)，人们(men)发srds是什么意思，srds是什么意思啊(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个(gè)几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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