宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到(dào)星系(xì)或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的(de)存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则(zé)是(shì)不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中，人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可(kě)能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢造成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结(jié)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科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化(huà)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(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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