宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距(jù)离(lí)，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的(de)天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而(ér)是日子过得一地鸡毛是什么意思，形容生活一地鸡毛是什么意思在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区(qū)域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)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。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进日子过得一地鸡毛是什么意思，形容生活一地鸡毛是什么意思(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运日子过得一地鸡毛是什么意思，形容生活一地鸡毛是什么意思(yùn)动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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