宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的(de海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命)几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的(de)周期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数(shù)量也(yě)符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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