宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可(kě)当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(b姜子牙活了多少岁ìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在(zài)观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学姜子牙活了多少岁家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们(men)的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它(tā)们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释(shì)的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需要的(de)实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)姜子牙活了多少岁种神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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