宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光(guāng)兔子一年生几窝，兔子一年生几窝,一窝几只、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学(xué)定(dìng)律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发(fā)现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人(rén)们发(fā)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(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙兔子一年生几窝，兔子一年生几窝,一窝几只伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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