宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当加滕鹰是谁 加滕鹰是哪国中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的(de)理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)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(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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