宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.宝马大降价的原因，最近宝马为什么大降价6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还(hái)发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)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(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光宝马大降价的原因，最近宝马为什么大降价年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在(zài)星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天(tiān)体和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存(cún)在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(ji宝马大降价的原因，最近宝马为什么大降价àn)成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途(tú)就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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