宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数(shù)据是测(cè)量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河(hé)系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大(dà)的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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