宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生(shēng)的(de)引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存(cún)在(zài)暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们(men)通过(guò)什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)足疗买钟出去是睡觉吗，怎么跟宾馆前台说要服务的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并(bìng)不(bù)是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质足疗买钟出去是睡觉吗，怎么跟宾馆前台说要服务(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这(zhè)些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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