宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出逆天邪神为什么不更新了 逆天邪神是什么时候开始写的现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要(yào)对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种(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。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫(jià逆天邪神为什么不更新了 逆天邪神是什么时候开始写的o)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的(de)，而(ér)另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的(de)数(shù)量(liàng)也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动(dòng)力！

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