宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没(méi)有发现任(rèn)何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定拜拜肉好减吗，拜拜肉难减吗律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大(dà)天(tiān)文成就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是(shì)星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不(bù)同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，拜拜肉好减吗，拜拜肉难减吗只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极拜拜肉好减吗，拜拜肉难减吗有(yǒu)可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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