宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也(yě)不例外(wài)，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)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(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián谢霆锋资产有百亿吗)的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家(jiā)声称观测到了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视谢霆锋资产有百亿吗野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的(de)暗(àn)物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过(guò)这样(yàng)的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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