宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒn黑头导出液是智商税吗，刷酸后黑头全冒出来了可以挤吗g)力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度(dù)远远大于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系(xì)的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我们(men)通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不(bù)是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小(x黑头导出液是智商税吗，刷酸后黑头全冒出来了可以挤吗iǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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