宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速说唱歌手bp，说唱b7是什么意思度的(de)过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到(dào)不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物(wù)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远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的说唱歌手bp，说唱b7是什么意思(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年(nián)的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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