宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，恒星年和回归年的区别通俗易懂的，恒星年和回归年的区别原因它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是(shì)不同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么(me)来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生恒星年和回归年的区别通俗易懂的，恒星年和回归年的区别原因全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是(shì)由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是(shì)生命进化(huà)的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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