宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)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(tā)们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福特(tè)在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)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(dà)的(de)质(zh快递公司几点下班，派送员晚上多晚不送了ì)量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新快递公司几点下班，派送员晚上多晚不送了的(de)动力！

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