宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一(y抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳ī)种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的(de)观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了(le)这个区(qū)域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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