宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的(de)时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测(cè)到的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们(men)需(xū)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星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意(y料酒可以用白酒替代吗，料酒可以用白酒替代吗ì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信(xìn)号(hào)的(de)差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà)利游客的(de)数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并不料酒可以用白酒替代吗，料酒可以用白酒替代吗孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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