宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)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，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果如来佛祖最怕的一个人，如来佛祖的克星是谁出现(xiàn)异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在如来佛祖最怕的一个人，如来佛祖的克星是谁了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体当如来佛祖最怕的一个人，如来佛祖的克星是谁中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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