宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们(men)发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(禁欲可以恢复性功能吗，禁欲多久可以恢复肾气xīng)系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运(yùn)行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能(néng)是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙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。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子(zi)，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的(de)假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的(de)周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

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