宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存(c骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差ún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的理解还(hái)不骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差(bù)够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的(de)质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年(nián)之后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对(duì)前景背景分离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇(y骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差ǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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