宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的(de)天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无(wú)法将它(tā)们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至(zhì)目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NA淀粉勾芡后为什么会变稀，勾芡不泄汤的秘诀SA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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