宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè压线扣几分罚款多少的，压线扣多少分？)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速(sù)度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能(néng)就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成这种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的(de)证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)压线扣几分罚款多少的，压线扣多少分？造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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