宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻(xún)找暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现了(le)海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源(y喝康宝莱奶昔减下来会反弹吗，康宝莱奶昔减肥成功后会不会反弹uán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工作方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来(lái)验(yàn)证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家们喝康宝莱奶昔减下来会反弹吗，康宝莱奶昔减肥成功后会不会反弹已经进行了(le)超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研(yán)究人(rén)员们所观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实(shí)验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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