宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引几天不见怎么这么湿，没过几天就湿成那样了力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度(dù)中的(de)天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是(s几天不见怎么这么湿，没过几天就湿成那样了hì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭(shì)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贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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