宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体(HBC路由器能用WiFi吗tǐ)通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

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1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的(de)原因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是(shì)一(yī)致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现暗(HBC路由器能用WiFi吗àn)物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗(àn)物(wù)质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南(nán)半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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