宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一(yī)可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常的(de)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(nián)，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通(tōng)过(guò)什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景分离(lí)后的二(èr)值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动平安喜乐后面一句是啥，平安喜乐后面一句是什么，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正平安喜乐后面一句是啥，平安喜乐后面一句是什么好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中平安喜乐后面一句是啥，平安喜乐后面一句是什么生(shēng)命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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