宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè纳粹分子是什么意思)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神纳粹分子是什么意思秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中间(jiān)，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的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的(de)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(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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