宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数(shù)据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大廉贞是什么意思，廉贞七杀是什么意思部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的(de)氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在(zài)了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星(xīng)数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。廉贞是什么意思，廉贞七杀是什么意思但是科(kē)学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照我们(men)所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部(bù)分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了(le)引力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图(tú)像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实(shí)验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的(de)，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进(jìn)一步(bù)的(de)证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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