宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质(zhì)的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

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于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多(duō)不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任(rèn)何(hé)其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产HBC路由器能用WiFi吗生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒHBC路由器能用WiFi吗)以有(yǒu)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(zhì)的，而(ér)另(lìng)外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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