宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

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

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗(àn)物质的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。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(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区(qū)域。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿抓蚯蚓真的能赚钱吗越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像进行抓蚯蚓真的能赚钱吗连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测(cè)率会在(zài)每(měi)年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的(de)非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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