宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会(huì)使用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(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家(jiā)还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们(m不可以瑟瑟哦是什么意思，不可以瑟瑟哦是什么意思不可以瑟瑟哦的表情包en)需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗物质大(dà)约是(shì)普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个(gè)周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)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(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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