宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会(huì)使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量(liàng)速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的(de)质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的(de)微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的(de)其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校将位于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域(yù)到(卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，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(wù)质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的(de)周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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