宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)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(dù)。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的(de)物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根(gēn)据(jù)星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在的恒小迷糊面膜成分安全吗，小迷糊适用年龄段星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)小迷糊面膜成分安全吗，小迷糊适用年龄段人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则(zé)是不(bù)同(tóng)的(de)方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(小迷糊面膜成分安全吗，小迷糊适用年龄段gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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