宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出女人婚外情会断干净吗，女人婚外情能说断就断吗(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入(rù)了(le)外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽(kuān)视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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