宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是(shì)不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zh敷蒸馏水对皮肤有用吗，屈臣氏蒸馏水敷脸多久敷一次ǒng)类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节(jié)敷蒸馏水对皮肤有用吗，屈臣氏蒸馏水敷脸多久敷一次与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有敷蒸馏水对皮肤有用吗，屈臣氏蒸馏水敷脸多久敷一次可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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