宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不是(shì)在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们(men)又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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