宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

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

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的(de)人们(men)对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)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，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中存(cún)在(zài)的(de)恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了(le)20多年的(de)数据除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生(shēng)命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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