宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(干腊肉特别硬怎么处理，腊肉太干太硬变软小妙招fā)表(biǎo)了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数(shù)据(jù)是测(cè)量各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的(de)原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集(jí)，人们(men)发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客(kè)的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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