宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家们(men)在过(guò)去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示情人把你拉黑了还有必要联系吗，婚外情拉黑是彻底分手吗了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星的(de)旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定情人把你拉黑了还有必要联系吗，婚外情拉黑是彻底分手吗律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样的星团，它(tā)们(men)大部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的(de)气(qì)体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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