宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一(yī)致(zhì)，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差张柏芝第三胎和谁生的，张柏芝第三胎和谁生的是谢贤吗异。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科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需要的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有张柏芝第三胎和谁生的，张柏芝第三胎和谁生的是谢贤吗一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的(de)时(shí)段(duàn)。而(ér)在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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