宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗当兵多久回家一次 嫁给当兵12年的人好吗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计(jì)算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的(de)运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释(shì)的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜效当兵多久回家一次 嫁给当兵12年的人好吗(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的(de)方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿当兵多久回家一次 嫁给当兵12年的人好吗度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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