宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光(guāng)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(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存(cún)在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)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(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可五线谱中leggiero是什么意思，五线谱里的legato(kě)以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间五线谱中leggiero是什么意思，五线谱里的legato的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē五线谱中leggiero是什么意思，五线谱里的legato)学家们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一(yī)个地(dì)方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的(de)周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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