宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力(lì)塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分不可见的塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学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(fā)现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的(de)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(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)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(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例(lì)是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测到(dào)的(de)周期(qī)性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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