宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星运(yùn买东西有必要等双11吗，618和双11双12哪个便宜)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的(de)结(jié)果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(买东西有必要等双11吗，618和双11双12哪个便宜bó)望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不(买东西有必要等双11吗，618和双11双12哪个便宜bù)应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测率会在(zài)每(měi)年(nián)的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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