宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的(de)各个星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，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(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质则(zé)直接通过在电脑里登陆一个邮箱 要去哪登陆？该怎么登陆呢，邮箱电脑怎么登录了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节与之前(qián)的(de)实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由在电脑里登陆一个邮箱 要去哪登陆？该怎么登陆呢，邮箱电脑怎么登录(yóu)于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新(xīn)的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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