宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的(de晚上睡觉抹护肤品好还是不好，晚上睡觉抹护肤品好还是不好)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对(duì)这样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结(jié)果却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能(néng)在(zài)不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的晚上睡觉抹护肤品好还是不好，晚上睡觉抹护肤品好还是不好(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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