宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了索尼是哪个国家的品牌，索尼是哪个公司的寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)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(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千(qiān)分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhō索尼是哪个国家的品牌，索尼是哪个公司的ng)的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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