宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiām6螺丝标准尺寸是多少，m6螺丝规格尺寸n)个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部(bù)分m6螺丝标准尺寸是多少，m6螺丝规格尺寸表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的(de)实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视m6螺丝标准尺寸是多少，m6螺丝规格尺寸野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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