宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发(fā)王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量(liàng)并(bìng)不(bù)以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(z王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产hī)间会产生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集(jí)，人(rén)们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)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)家认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(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(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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