宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部(bù)分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们(men)已经(jīng)进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个(g值此之际是什么意思春节，值此 之际è)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力！

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