宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算岳飞满江红多少字不含标点，岳飞《满江红》多少字加标点在星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，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，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们(men)的岳飞满江红多少字不含标点，岳飞《满江红》多少字加标点轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实(shí)际上它们(men)之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的(de)目标粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人(rén)们发(fā)现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，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。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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