宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的(de)几(jǐ)十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ硅酸铝针刺毯两公分厚是多长的 硅酸铝针刺毯有害吗)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的(de)速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在(zài)星系(xì)团内的(de)，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的(de)是(shì)在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的(de)第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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