宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可(kě)以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多(duō)人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星(xī3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子ng)系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学(xué)家认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥有另(lì3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子ng)一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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