宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在(zài)恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它(tā)的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗物质则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这(zhè塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗)个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常(cháng)规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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