宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的(de)速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却(què)占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速俄罗斯妹子很容易追吗，俄罗斯的妹子好追吗(sù)度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(d俄罗斯妹子很容易追吗，俄罗斯的妹子好追吗e)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着暗俄罗斯妹子很容易追吗，俄罗斯的妹子好追吗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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