宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度(dù)的(de)原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年(nián)的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互(hù)作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的(de)周(zhōu)期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的(de)速度谢娜给刘烨打过几次胎，谢娜和刘烨怀孕过吗(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实(shí)验(yàn)室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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