宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过(guò)天王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集(jí)在了(le)一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的(de多思善妒是什么意思，古代善妒是什么意思)，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员多思善妒是什么意思，古代善妒是什么意思们(men)所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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