宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(me布洛芬一天最多吃几次，布洛芬一天最大剂量是多少n)看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么(me)又有人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验(yàn)方式(shì)也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)粒(lì)子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量(liàng)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(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

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