宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学(xué)无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系(xì)的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学黑人牙膏创始人，好来牙膏是假货吗家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zà黑人牙膏创始人，好来牙膏是假货吗i)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地(dì)球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到(dào)底是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，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(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)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(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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