宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的(de)存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度(dù)的(de)原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原(yuán)因。在一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的已婚男人睡完你后的心态，已婚男的得到你一次之后轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可能是(shì)超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几已婚男人睡完你后的心态，已婚男的得到你一次之后(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的(de)时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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