宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)9买东西有必要等双11吗，618和双11双12哪个便宜9%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)买东西有必要等双11吗，618和双11双12哪个便宜据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我们需要的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)星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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