宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这(zhè)样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)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(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它(tā)们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)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)什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解(j护舒宝液体卫生巾是什么黑科技，液体卫生巾的弊端iě)释星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却(què)没(méi)有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的(de)差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì护舒宝液体卫生巾是什么黑科技，液体卫生巾的弊端)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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