宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的(de)存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的(de)除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要俄罗斯女人能接受多少公分长度，俄罗斯人的尺寸是多少厘米: #ff0000; line-height: 24px;'>俄罗斯女人能接受多少公分长度，俄罗斯人的尺寸是多少厘米的暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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