宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以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(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的(de)物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(魏风伐檀原文及翻译注音，伐檀原文及翻译注音第一自然段de)天体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是(s魏风伐檀原文及翻译注音，伐檀原文及翻译注音第一自然段hì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130魏风伐檀原文及翻译注音，伐檀原文及翻译注音第一自然段多(duō)亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量也(yě)符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

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