宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们(men)束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人(rén)感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结凝神静气的意思 凝神静气是成语吗果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星(xīng)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(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么(me)问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī凝神静气的意思 凝神静气是成语吗)。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观(guān)测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的(de)实(shí)验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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