宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度(dù)比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的(de)地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客(kè)的数量也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗(àn)物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

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