宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，勿必和务必的区别，务必是什么意思呀是(shì)这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)勿必和务必的区别，务必是什么意思呀质和力学(xué)定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则(zé)是(shì)不同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的(de)数(shù)据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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