宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)上海为什么被称为魔都？传说......，上海为什么被称为魔都四大魔都分别为哪四个鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)上海为什么被称为魔都？传说......，上海为什么被称为魔都四大魔都分别为哪四个据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的(de)发(fā)现(xiàn)，除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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