宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测(cè)量后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附高级合伙人律师一年收入多少，律师合伙人分几级近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方(fāng)式(shì)是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的高级合伙人律师一年收入多少，律师合伙人分几级(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中(zh高级合伙人律师一年收入多少，律师合伙人分几级ōng)，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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