宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个(gè)小时(shí)的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这样的(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)202闻鸡起舞的意思和道理是什么，闻鸡起舞的意思和道理简短5年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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