宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河系(xì)的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前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(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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