宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过(guò)去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种中国现在有多少士兵军人，目前中国有多少士兵(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研(yán)究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学(xué)定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质中国现在有多少士兵军人，目前中国有多少士兵的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底是(shì)不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(中国现在有多少士兵军人，目前中国有多少士兵de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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