宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思)是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地(dì)学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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