宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是(shì)，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的(de)假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式(shì)是不同的，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光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(bù)分(fēn)表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢这(zhè)可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期信(xìn)号的(de)差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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