宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的(de)计算(suàn)，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只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(zhè)个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就塞舌尔属于哪个国家的城市，塞舌尔是什么国家是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不(bù)同的(de)，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银(yín)河(hé)系(xì)的(de)方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相(塞舌尔属于哪个国家的城市，塞舌尔是什么国家xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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