宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星早就被为什么不宣传李兰娟了，李兰娟为何销声匿迹甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引为什么不宣传李兰娟了，李兰娟为何销声匿迹力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就(jiù)是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红(hóng)外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！为什么不宣传李兰娟了，李兰娟为何销声匿迹

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