宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

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

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理(悲痛和悲恸的区别在哪，比悲伤更高级的词lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有这悲痛和悲恸的区别在哪，比悲伤更高级的词些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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