宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法不屑一(你有一双会说话的眼睛什么歌曲 你有一双会说话的眼睛是谁唱的yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗(àn)物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需(xū)要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或(huò)者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的(de)速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿(shī)度(dù)、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个周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论(l你有一双会说话的眼睛什么歌曲 你有一双会说话的眼睛是谁唱的ùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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