宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是(shì)测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。科长相当于什么级别？p>

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作方(fāng)式(shì)是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜科长相当于什么级别？研(yán)究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还(hái)无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)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(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途(tú)就是(shì)探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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