宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其(qí)质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了(le)，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量进(jìn)入(rù)其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千(qiān)分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但丙烯是直接用还是沾水用的 丙烯是气体还是液体是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相丙烯是直接用还是沾水用的 丙烯是气体还是液体互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞生，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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