宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一(电流单位1a等于多少毫安，电流1a等于多少mahyī)个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng电流单位1a等于多少毫安，电流1a等于多少mah)在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是(shì)不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)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)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但实际(jì)上它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期电流单位1a等于多少毫安，电流1a等于多少mah性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到(dào)了(le)某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的(de)时(shí)间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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