宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发(fā)星系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个(gè)星系(xì)所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样(y奥巴马对中国友好么，奥巴马对中国关系àng)的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更(gèng)远距离(lí)的(de)氢元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/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(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.奥巴马对中国友好么，奥巴马对中国关系5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科(kē)学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了(le)这个区域(yù)，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第(dì)一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前(qián)的(de)实(shí)验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中奥巴马对中国友好么，奥巴马对中国关系某个(gè)角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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