宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团(tuán)的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由数(shù)千个(gè)星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种顺丰首重是多少公斤多少钱，顺丰首重是多少公斤续重多少钱(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大(dà)部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我们(men)通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它(tā)的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的(de)高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)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)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物(wù)质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样。一(yī)些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yán顺丰首重是多少公斤多少钱，顺丰首重是多少公斤续重多少钱g)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落(luò)的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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