宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科学吴亦凡的案件是怎么回事，吴亦凡事件立案了吗家们在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

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的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的(de)时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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