宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的(de)存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值(zh不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情í)，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)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(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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