宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的(de)规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的(de)形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星系的速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很(hěn)可(kě)能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力什么是艾里斯ABC理论 艾里斯abc理论提出的时间(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所(suǒ)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，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的(de)本(běn)质就(j什么是艾里斯ABC理论 艾里斯abc理论提出的时间iù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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