宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zh六的大写是什么字，六的大写是什么怎么写ōng)的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过(guò)什么(me)来验(yàn)证它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框架六的大写是什么字，六的大写是什么怎么写，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。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(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗(六的大写是什么字，六的大写是什么怎么写luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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