宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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