宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如迪丽热巴男朋友，迪丽热巴全名(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(q迪丽热巴男朋友，迪丽热巴全名ì)体所在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到(dào)的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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