宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、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(wén)成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是(shì)一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(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(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差的中间(jiān)区(qū)域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样的(de)速度(dù)在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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