宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾当兵的人会不会那方面不行，当兵男是不是都精力旺盛和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没(méi)有足够大(dà)的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的(de)恒(héng)星数量却只有银(yín)河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则(zé)是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本(běn)身(shēn)并(bìng)不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质(z当兵的人会不会那方面不行，当兵男是不是都精力旺盛hì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水当兵的人会不会那方面不行，当兵男是不是都精力旺盛分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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