宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。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(dìng)律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们(men)大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到(dào)了(le)某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论三字经中苟不教性乃迁是什么意思，苟不教性乃迁的下一句(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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