宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河(hé)系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面引力的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(t作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面ǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下了(le)各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实(shí)质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学(xué)家(jiā)声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度(dù)周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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