宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出来鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什(shén)么(me)？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼高(gāo)的(de)探(tàn)测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非(fēi)常有力的(de)证据了(le)。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动(dòng)力！

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