宇宙是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，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(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)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、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足(zú)够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

世上真有孙悟空存在吗，世界上有没有孙悟空>

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗世上真有孙悟空存在吗，世界上有没有孙悟空物(wù)质比(bǐ)例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动力！

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