宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

19感康可以连续吃几天，感康连续吃几天为宜33年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。感康可以连续吃几天，感康连续吃几天为宜测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数(shù)据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中(zhōng)心距(jù)离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大感康可以连续吃几天，感康连续吃几天为宜小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其(qí)他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域(yù)。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部(bù)分表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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