宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dà娱乐圈睡得最多的女星，娱乐圈中睡男人最多的女明星o)了暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相应(yīng)的(de)振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是(shì)一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的(de)运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè娱乐圈睡得最多的女星，娱乐圈中睡男人最多的女明星)重要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样(yàng)的(de)效应创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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