宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射(s富士康漂亮女生一般分到哪里，富士康女生一般分到哪个岗位hè)光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了(le)外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

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径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式(shì)也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符(fú)合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一(yī)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(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)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)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的(de)效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的动(dòng)力！

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