宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)吴亦凡的案件是怎么回事，吴亦凡事件立案了吗应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球(qiú)上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的(de)大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它(tā)们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在吴亦凡的案件是怎么回事，吴亦凡事件立案了吗宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前(qián)的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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