宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的(de)千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提(tí)出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到(dào)底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测(cè)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(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，精益求精下一句是什么意思，精益求精下一句是什么德可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的数(shù)据(jù)收集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇精益求精下一句是什么意思，精益求精下一句是什么德宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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