宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们(men)观测(cè)的结果(guǒ)为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段(du为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭àn)。而在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(为什么好多美女都口臭，女朋友很漂亮但是有口臭fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，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“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(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(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效(xiào)应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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