宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量(liàng)一(yī)般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出(chū)现(x糯糯是什么意思，糯糯的说一句什么意思iàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人(rén)们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。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)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质(糯糯是什么意思，糯糯的说一句什么意思zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能(néng)有(yǒu)其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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