宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们(men)就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题蜂王浆吃了容易得癌，蜂王浆吃出一身病，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如(rú)果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的蜂王浆吃了容易得癌，蜂王浆吃出一身病证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命蜂王浆吃了容易得癌，蜂王浆吃出一身病。当然，这些推论的(de)大前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动力！

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