宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光度学的(de)质(z吴亦凡的案件是怎么回事，吴亦凡事件立案了吗hì)量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中的(de)各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就吴亦凡的案件是怎么回事，吴亦凡事件立案了吗会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的(de)其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体(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，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān吴亦凡的案件是怎么回事，吴亦凡事件立案了吗)越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河(hé)系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的(de)数量也符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截(jié)至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新的动力！

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