宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这些星系(xì)本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的(de)引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究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(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)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，它们不参与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的(de)地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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