宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么(me)又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成(ch1克拉等于多少毫克 1克拉等于多少CTéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将1克拉等于多少毫克 1克拉等于多少CT位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)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，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的(de)东西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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