宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据是(shì)测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在(zài)数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)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(men)对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应(yīng)该(gāi)是(shì)这(zhè)样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么，陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么歌的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的(de)数(shù)量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的(de)望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么，陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么歌”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极(jí)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(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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