宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速(sù)度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温(wēn)差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)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(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神(shén孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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