宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天文(wén)成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无法看(kàn玛丽黛佳是哪个国家的品牌，玛丽黛佳是什么档次)到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不够全玛丽黛佳是哪个国家的品牌，玛丽黛佳是什么档次面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不(bù)同(tóng)的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味着我们需(xū)要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数(shù)十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的(de)实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)玛丽黛佳是哪个国家的品牌，玛丽黛佳是什么档次又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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