宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)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(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在(zài虎头是什么奢侈品牌，老虎头是什么奢侈品牌)一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变虎头是什么奢侈品牌，老虎头是什么奢侈品牌得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个(g虎头是什么奢侈品牌，老虎头是什么奢侈品牌è)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，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(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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