宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个130万韩元等于多少人民币，130万韩元等于多少美元星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量130万韩元等于多少人民币，130万韩元等于多少美元所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间(jiān)的(de)温差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年(nián)则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土130万韩元等于多少人民币，130万韩元等于多少美元壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的(de)数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提是要(yào)先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动力！

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