宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的(de)结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标梭子蟹什么时候上市，舟山梭子蟹什么时候上市准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科学家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(p梭子蟹什么时候上市，舟山梭子蟹什么时候上市èng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的(de)大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的(de)测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到相同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是(shì)要(yào)先找到暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的(de)动力！

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