宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过(guò)引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的(de)质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的(de)另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有(yǒu)关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所来分期倒闭了吗 来分期被国家处理了吗组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我来分期倒闭来分期倒闭了吗 来分期被国家处理了吗了吗 来分期被国家处理了吗(wǒ)们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)本(běn)质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的(de)方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力(lì)的(de)证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘(mì)的(de)效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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