宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银(yín)河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“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(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部(bù)分的质量将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景分离后的(de)二(èr)值图像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性(xìng)的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过(guò)程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目世界四大文化名人是哪4个，世界四大文化名人不包括谁前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的(de)证实，那么(me)遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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