宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的理解还(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(zhè)意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温心之所向目光所至什么意思，目光所至啥意思度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)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(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zh心之所向目光所至什么意思，目光所至啥意思ì)正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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