宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存女人出国能干什么工作，女人出国打工都有什么工作在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系(xì)团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们(men)的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的(de)物(wù)理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无女人出国能干什么工作，女人出国打工都有什么工作阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离(lí)后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最(zuì)快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样女人出国能干什么工作，女人出国打工都有什么工作的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力(lì)！

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