宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

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

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度(dù)。当测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们可(kě)以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太(tài)阳(yáng)系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是(shì)一致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。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60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们(men)又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子找到暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动(dòng)力！

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