宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和(hé)测量(liàng)后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在(z精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思ài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的物质(zhì精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思)，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研(yán)究当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了(le)什么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥远的(de)天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然(rán)也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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