宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(gè)实际(jì)速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的美甲建构是什么意思，语言建构是什么意思85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

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所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互(hù)作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要(yào)的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)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(tǐ)物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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