宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测量(liàng)结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互(hù)作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正未来出现丧尸的几率大吗，未来有可能出现丧尸吗，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度(dù)的(de)急(jí)剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留(liú)下了(le)各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(j未来出现丧尸的几率大吗，未来有可能出现丧尸吗iàn)成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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