宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意(天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思yì)味着，后发座(zuò)星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系(xì)的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同(tóng)的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么(me)我们通过什么(me)来验(yàn)证它的(de)质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都发(fā)生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开(k天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思āi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景背景分离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣(qù)的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希天女散花的姿势是怎样的，男女之间天女散花是什么意思格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

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