宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科学家们(men)在(zài)过去的(de)几十年(nián)当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)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(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第(dì)一个直(zhí)接证据(jù特仑苏真比一般牛奶好吗，特仑苏纯牛奶真假对比)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性(xìng)特仑苏真比一般牛奶好吗，特仑苏纯牛奶真假对比的年度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zh特仑苏真比一般牛奶好吗，特仑苏纯牛奶真假对比ōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我更新的(de)动力！

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