宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们(men)发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般(bān)会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系孕妇咳黄痰几天能自愈，白痰和黄痰哪个严重中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么(me)又有人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的(de)部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律(孕妇咳黄痰几天能自愈，白痰和黄痰哪个严重lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背孕妇咳黄痰几天能自愈，白痰和黄痰哪个严重后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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