宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)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(tiān)文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会(huì)减(ji十二生肖中张牙舞爪是哪些动物ǎn)小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种十二生肖中张牙舞爪是哪些动物粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持十二生肖中张牙舞爪是哪些动物宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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