宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发(fā)现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会(huì)使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部(bù)分的(de)质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)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(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测一般来讲涨潮和落潮的主要原因是什么，涨潮和落潮的主要原因是什么引力器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。一般来讲涨潮和落潮的主要原因是什么，涨潮和落潮的主要原因是什么引力尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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