宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律圆的直径符号字母表示R，圆的直径符号字母表示什么，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū圆的直径符号字母表示R，圆的直径符号字母表示什么)了这样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的(de)运行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之圆的直径符号字母表示R，圆的直径符号字母表示什么间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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