宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在(zài)星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳(yásimple是什么牌子，simple是什么牌子衣服ng)系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系位于银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)simple是什么牌子，simple是什么牌子衣服离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后发simple是什么牌子，simple是什么牌子衣服现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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