宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道(aj和耐克的区别是什么，aj和乔丹的区别是什么dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)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子。但是这些发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的(de)其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当(aj和耐克的区别是什么，aj和乔丹的区别是什么dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于找(zhǎo)到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)aj和耐克的区别是什么，aj和乔丹的区别是什么释(shì)，研究人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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