宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的(de)高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhō军人男朋友突然删除微信，军人男友删除微信拉黑我ng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提供的(de)视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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