宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的(de)各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特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(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系(xì)当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它(tā)们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个标致307如何更换玻璃水喷头 标致是合资还是国产角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我(wǒ)更新(xīn)的(de)动力！

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