宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一(yī)个(gè)地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运位卑未敢忘忧国,什么意思，位卑未敢忘忧国下一句怎么念动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它(tā)的(de)质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异(yì)也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯位卑未敢忘忧国,什么意思，位卑未敢忘忧国下一句怎么念罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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