宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一(yī)为什么管拜登叫拜振华？ 拜登是哪年出生次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也(yě)可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利为什么管拜登叫拜振华？ 拜登是哪年出生(lì)游客的数量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，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(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角为什么管拜登叫拜振华？ 拜登是哪年出生落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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