宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王(wáng)星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们(men)看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都(dōu)发十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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