宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是(shì)却(què)没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的(de)几百下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对(duì)现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系(xì)进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的(de)速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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