宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速度(dù)比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的(de)质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)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(àn)物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫做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(xì)当(dāng)中存在的黑玛瑙和红玛瑙哪个好，黑玛瑙为什么又叫短命石恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的黑玛瑙和红玛瑙哪个好，黑玛瑙为什么又叫短命石(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。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)红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是黑玛瑙和红玛瑙哪个好，黑玛瑙为什么又叫短命石由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以截(jié)至目(mù)前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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