宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的(de)有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表复活的作者是谁，复活的作者是谁了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个(gè)由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

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

第(dì)二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的(de)形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的(de)方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了(le)一个(gè)有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员们(men)所观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他(tā)的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期复活的作者是谁，复活的作者是谁信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个(gè)重要(复活的作者是谁，复活的作者是谁yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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