宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇羽生结弦说为什么努力得不到回报，羽生结弦近视多少度宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘(m羽生结弦说为什么努力得不到回报，羽生结弦近视多少度ì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相互作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的。这(zhè)就意(yì)味着(zhe)。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号(hào)的(de)差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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