宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数(shù)据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(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，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正萝卜丁属于什么档次，世界十大奢华口红品牌，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹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。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以萝卜丁属于什么档次，世界十大奢华口红品牌有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物(wù)质背后(hòu)的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)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(lùn)得到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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