宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般(bān)会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存(cún)在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的(de)物质和(hé)力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所(suǒ)130万韩元等于多少人民币，130万韩元等于多少美元以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

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

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上130万韩元等于多少人民币，130万韩元等于多少美元(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途(tú)就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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