宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些(xiē)天(tiān软化和拉直哪个持久，为啥头发软化了一洗就不直了)体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团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)，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗物质软化和拉直哪个持久，为啥头发软化了一洗就不直了存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例(lì)是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第(dì)一(yī)个(gè)直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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