宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，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(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框(kuā五线谱中leggiero是什么意思，五线谱里的legatong)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以得到相(五线谱中leggiero是什么意思，五线谱里的legatoxiāng)同的(de)信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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