宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的(de)存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是(shì)不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后(抓蚯蚓真的能赚钱吗hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符合(hé)这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目(m抓蚯蚓真的能赚钱吗ù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大抓蚯蚓真的能赚钱吗前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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