宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的(de)研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系(xì)存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)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候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同朝鲜领土面积多大相当于中国哪个省，朝鲜领土面积多大？相当于中国哪个省的面积性(xìng)的微波(bō)辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释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(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子(zi)天体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大(dà)前(qián)提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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