宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是梭子蟹什么时候上市，舟山梭子蟹什么时候上市星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体可(kě)能(néng)是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)梭子蟹什么时候上市，舟山梭子蟹什么时候上市的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动力！

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