宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行(xíng)轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。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)暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和(hé)星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的(d海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命e)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心(xīn)的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命化的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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