宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)大冤种什么意思，大冤种是骂人吗。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行星(xīn大冤种什么意思，大冤种是骂人吗g)系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作用则是不同(tóng)的(de)方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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