宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年(nián)来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测(cè)嘴巴含胸的感觉知乎，嘴巴含胸的感觉如乎量(liàng)星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

嘴巴含胸的感觉知乎，嘴巴含胸的感觉如乎直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来(lái)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，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力(lì)的理解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可(kě)能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年(nián)的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)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。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差(chà)只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，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)着暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的(de)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(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年(nián)的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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