宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也(网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言yě)许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释星(xīng)系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(y网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言ǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也在(zài)以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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