宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚在(zài)星系(xì)团内的，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当中。当(dā粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思ng)星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在(zài)以这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动力(lì)！

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