宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得(dé)重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗数据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们(men)观(guān)测的(de)结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所(suǒ)理(lǐ)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)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的(de)一(yī)个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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