宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)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。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还(hái)引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了(le)各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单(dān)的(de)理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的(de)第一(yī)个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对银(yín)河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也(yě)可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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