宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上(shàng)升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚(fù)在(zài翡翠手镯用紫光照为什么会有荧光，翡翠镯子太阳光下有紫色荧光)星(xīng)系(xì)团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过(guò)射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们(men)看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的(de)详(xiáng)细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么(me)又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的(de)另(lìng)一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这(zhè)样极(jí)遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各(gè)相(xiāng)同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当翡翠手镯用紫光照为什么会有荧光，翡翠镯子太阳光下有紫色荧光然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非(fēi)常有力的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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