宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)cac2制取c2h2，cac2形成过程电子式兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升cac2制取c2h2，cac2形成过程电子式到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规模上，巨(jù)大的质(zcac2制取c2h2，cac2形成过程电子式hì)量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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