宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当宝马大降价的原因，最近宝马为什么大降价天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于(yú)星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科(kē)学家(jiā)们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其(qí)他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结(jié)果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想宝马大降价的原因，最近宝马为什么大降价目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但(dàn)是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)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)有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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