宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其(qí)实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图(tú手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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