宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

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

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一修行靠个人的上一句是什么意思，修行靠个人下一句(yī)次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它们(men)的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的(de)微小差异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的(de)修行靠个人的上一句是什么意思，修行靠个人下一句时候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部(bù)的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(d修行靠个人的上一句是什么意思，修行靠个人下一句e)速(sù)度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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