宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(为什么懂手机的人都不用华为jī)提出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒn为什么懂手机的人都不用华为g)现(xiàn)象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的物质和(hé为什么懂手机的人都不用华为)力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不(bù)同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的(de)大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存在(zài)的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的(de)探(tàn)测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河(hé)系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的(de)实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要(yào)先找到暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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