宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算(suàn)并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的(de)结果却(què)让(ràng)人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的)加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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