宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)晚上睡觉抹护肤品好还是不好，晚上睡觉抹护肤品好还是不好远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年(ni晚上睡觉抹护肤品好还是不好，晚上睡觉抹护肤品好还是不好án)的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游(yóu)客的(de)数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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