宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么(me)？人类为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数(马云的钱属于个人吗shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星系的(de)质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定马云的钱属于个人吗律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系马云的钱属于个人吗当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的(de)运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分(fēn)的质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭(shì)目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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