宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的(de)范围(wéi)。

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

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用不拘于时句式类型，不拘于时句式还原光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生(shēng)对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到不拘于时句式类型，不拘于时句式还原很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯不拘于时句式类型，不拘于时句式还原罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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