宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了(le)一(yī)个地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、闻鸡起舞的意思和道理是什么，闻鸡起舞的意思和道理简短反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的(de)千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相互作用则(zé)是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人闻鸡起舞的意思和道理是什么，闻鸡起舞的意思和道理简短们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了(le)各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节与之前的(de)实(shí)验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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