宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是，在(zài)测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了(le)这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味着(zhe)在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

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除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年(nián)都(dōu)是(shì)一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。怎么查询韩国签证结果，怎么查询韩国签证结果进度>

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数(shù)量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的(de)运(yùn)动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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