宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过(guò)去(qù)的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

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

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在(zài)观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的(de)研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。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在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的东西的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但实际东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质(zhì)的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过(guò)50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数据收(shōu)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(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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