宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么(me)？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来(lái)验证它(tā)的(de)质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引氧化铁和稀盐酸反应现象及方程式，氧化铁和稀盐酸反应现象原因(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(z氧化铁和稀盐酸反应现象及方程式，氧化铁和稀盐酸反应现象原因hè)里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)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)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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