宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)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(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些(xiē)发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来(lái)解(jiě)释的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大(dà)三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留(liú)下了(le)各相同性的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)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，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(j三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗iàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一(yī)三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的(de)动(dòng)力！

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