宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了(le)海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì外国人吃米饭吗，外国人是不是不吃米饭)，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了(le)，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰外国人吃米饭吗，外国人是不是不吃米饭萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī外国人吃米饭吗，外国人是不是不吃米饭)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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