宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某(mǒu)种撒贝宁个人资料简历隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时(shí)的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(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需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着(zhe)人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动(dòng)力！

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