宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)白面水鸡是几级保护，白面水鸡是保护动物吗定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系(xì)或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)白面水鸡是几级保护，白面水鸡是保护动物吗上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的(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(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要(yào)的实(白面水鸡是几级保护，白面水鸡是保护动物吗shí)验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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