宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用(y丧尸最怕什么东西，丧尸最怕什么颜色òng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银丧尸最怕什么东西，丧尸最怕什么颜色河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系(xì)不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的(de)恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附丧尸最怕什么东西，丧尸最怕什么颜色(fù)近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了(le)很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实(shí)质(zhì)性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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