宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团的美女脱了个精光露出奶囗和尿囗尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的(de)结(jié)果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于(yú)所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻美女脱了个精光露出奶囗和尿囗找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没(méi)有任何实质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意(yì)大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，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(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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