宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们(men)发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物俄罗斯乌克兰什么时候结束战争质存(俄罗斯乌克兰什么时候结束战争cún)在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当俄罗斯乌克兰什么时候结束战争(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动(dòng)力！

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