宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

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

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河(hé)系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周期的(de)规律。王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产>

所以，科(kē)学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗(àn)物质到底存(cún)不存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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