宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时(shí)的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的(de)结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和银唇炎吃什么维生素，唇炎吃什么维生素好河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个小时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的唇炎吃什么维生素，唇炎吃什么维生素好方式。对于(yú)在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需(xū)要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗(àn)物(wù)质存(cún)在唇炎吃什么维生素，唇炎吃什么维生素好的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实验室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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