宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)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(tiān)体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé妆前乳是什么东西，妆前乳是啥东西)万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大(dà)部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距(jù)离(lí)的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之(zhī)一(yī)。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地(dì)球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们(men)需(xū)要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出了(le)数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前妆前乳是什么东西，妆前乳是啥东西提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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