宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或(huò)者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当(dāng)中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家(ji陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么，陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么歌ā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么，陈奕迅《是但求其爱》歌词是什么歌来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力(lì)，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐(fú)射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的(de)存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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