宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的(de)运动速(sù)度。当测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是(shì)星系(xì)当中存(cún)在(zài)的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部(bù)分表示温(wēn)度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字(zì)与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的(de)理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的(de)，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持(chí)是我更新的(de)动力(lì)！

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