宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系我国雨带移动规律及其影响，我国雨带移动规律口诀尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的(de)相互(hù)作用则是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的观(guān)测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的(de)探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流(l我国雨带移动规律及其影响，我国雨带移动规律口诀iú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能(néng)有其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数(shù)据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那么我国雨带移动规律及其影响，我国雨带移动规律口诀遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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