宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量(li自家养一只人工苏卡达违法吗，养了10年的苏卡达算犯法吗àng)区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比例是一(yī)致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用(yòng)，只通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提(tí)出了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也可能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可自家养一只人工苏卡达违法吗，养了10年的苏卡达算犯法吗以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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