宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

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所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，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(de)中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dà离婚后男人会想孩子吗，离婚后男人会想孩子吗o)了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测(cè离婚后男人会想孩子吗，离婚后男人会想孩子吗)到的周期性信号(hào)。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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