宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个星系相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学巴基斯坦中国人去安全吗，中国人去巴基斯坦安全么质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们(men)的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在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(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)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(de)速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà巴基斯坦中国人去安全吗，中国人去巴基斯坦安全么)利(lì)游客(kè)的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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